Jak se dá nejlépe využít doba, ve které se technologie rozvíjejí čím dál rychlejším tempem a celým trhem zmítají neustále se měnící trendy a stále další novinky? Podle společnosti Siemens PLM Software je to čas vhodný k využití těchto výkyvů a na první pohled rušivých vlivů k pokroku v inovacích, které v důsledku přinesou i významný zisk. Trh se mění. Přicházejí stále chytřejší výrobky a spolu s tím roste složitost procesů ve fázi navrhování a vývoje. Klíčovou roli proto začínají hrát technologie, které pomáhají s integrací mechanických funkcí, elektroniky, softwaru a ovládacích prvků a s využíváním nových materiálů a výrobních postupů s cílem dalšího zkracování celého cyklu. Cestou, jak toho co nejefektivněji dosáhnout, je digitalizace. Nové požadavky trhu a nastalé trendy mají pro výrobce zásadní důsledky – nutí je řešit dosud neznámé situace již ve fázi inženýringu. To obvykle znamená prodlužování dodacích lhůt a vyšší rizika. Pokud budou chtít výrobci udržet krok s dobou, budou muset vzít na vědomí posun od primárně mechanických zařízení k chytrým systémům, které v sobě spojují mechaniku, elektroniku, ovládací prvky a další „chytré“ komponenty. Ruku v ruce s tímto vývojem jdou i nové požadavky na funkčnost technických simulací na všech úrovních. Dalším trendem, který ovlivňuje trh, je zavádění nových materiálů (zejména složitých kompozitů) a nových postupů – typicky aditivní výroby. Neméně významnou roli hraje i globalizace, díky níž je potřeba výrobky přizpůsobovat různým požadavkům jednotlivých trhů. Není proto výjimkou, že se jeden typ produktu musí vyrobit i v několika variantách, které ovšem všechny musejí správně a spolehlivě fungovat. Správa datových úlo žišť pod jednou střechou Spojit dohromady technická data a modely (ze simulací nebo testů), které jsou ve většině společností rozptýleny v několika úložištích, a vytvořit realističtější modely, pomocí nichž bude možné spolehlivě předvídat chování výrobků, umožňuje koncept tzv. digitálních dvojčat, tedy virtuálních modelů reálných objektů a procesů. Tyto modely by pak měly být schopny pokrýt všechny druhy chování, které jsou v jednotlivých fázích procesu vývoje důležité. Data z jednoho modelu lze navíc použít jako vstup do dalšího vývojového stupně. Jelikož digitální dvojčata budou součástí systému internetu věcí, budou se moci postupně zdokonalovat a aktualizovat, poněvadž budou aktivně využívat zpětně získané informace o používání konkrétních produktů. Díky analýze a využití dat z různých zdrojů je u digitálních dvojčat možné provádět prediktivní inženýrskou analýzu (PEA – Predictive Engineering Analytics), která umožňuje předvídat reálné chování složitých výrobků a systémů během jejich životního cyklu. Součástí PEA jsou nástroje, se kterými mohou výrobci přeměnit tradiční ověřování návrhů na prediktivní proces podporující systémově řízený vývoj výrobků. Konečným cílem PEA je možnost zavádět inovace složitých výrobků rychleji a s větší jistotou. Díky prediktivnímu inženýringu budou technické procesy směřovat od ověřování hotového výrobku k prediktivnímu rozhodování během jeho vývoje. Simulační a testovací software Simcenter V rámci podpory prediktivní analýzy uvedla společnost Siemens na trh výkonnou sadu simulačního a testovacího softwaru Simcenter. Software nabízí spojení funkcí pro simulace a fyzické testování s chytrými přehledy a analýzou dat a pomáhá vytvářet digitální dvojčata, která s větší přesností předvídají funkčnost výrobků ve všech fázích vývojového procesu. V rámci tohoto portfolia také Siemens uvedl software Simcenter 3D, což je 3D CAE řešení nové generace vytvořené na softwarové platformě NX. Díky integraci funkcí několika různých řešení je tento produkt vhodný pro celou řadu oborů a 3D simulací. Moduly Simcenter 3D pro pevnostní, tepelnou a průtokovou analýzu jsou navíc k dispozici v cloudovém prostředí, a to jim zajišťuje lepší dostupnost a flexibilitu. Simcenter, díky své integraci s funkcemi správy simulací v softwaru Teamcenter, usnadňuje analytikům správu dat potřebných k zavádění inovací výrobků a procesů. Teamcenter je světově nejpoužívanější PLM systém, který podporuje inovace a zlepšuje produktivitu díky tomu, že spojuje pracovníky s potřebnými znalostmi procesů a výrobků. Společnost Siemens spojuje celé portfolio Simcenter s Teamcenterem, aby vznikl uzavřený proces systémového vývoje výrobků s možností úplného vysledování všeho – od požadavků přes návrh až po inženýring. Současně chce společnost nabídnout zákazníkům funkce z různých oborů, pokrýt všechny fáze vývoje výrobku od koncepce přes detailní inženýring až k fyzickým testům a zachovat mezi všemi těmito fázemi digitální spojení. Synchronizace dat a zpětná vazba Jedním z nejzávažnějších problémů současné výroby je skutečnost, že projekční týmy používají jiné systémy než samotná výroba. V praxi to může znamenat, že konstruktéři předají svoji hotovou práci lidem z výroby, kde se začne vytvářet plán následného zpracování, avšak pomocí softwaru, na který jsou sami zvyklí. V rámci tohoto scénáře, který je bohužel celkem obvyklý, pak hrozí ztráta synchronizace dat a vzniká prostor pro možná selhání a vznik chyb. Problémy se ale objevují i v etapě návrhu prostorového uspořádání výrobního provozu. V současnosti se stále často pracuje pouze s 2D půdorysy a papírovými plány, což je náročné z hlediska času i vynaloženého úsilí. I když se jedná o podstatnou část celého procesu, jsou tato řešení dost nepružná a často se setkáváme i s tím, že se změny uspořádání provozu v příslušných plánech vůbec neobjeví. To může způsobit problémy zejména v případě rychle se měnících odvětví, například v oblasti spotřební elektroniky, kde je nutné výrobní systémy neustále rozšiřovat a obnovovat. V návaznosti na uspořádání provozu pokračují práce na zajištění výroby obvykle validací procesu. I zde se setkáváme s potenciálně významnou překážkou bránící dosažení efektivity. Výrobci obvykle čekají, až bude na místě skutečné vybavení, aby zjistili, jak bude doopravdy fungovat. Nesplňuje-li pak výsledek jejich očekávání, bývá už pozdě hledat jiná alternativní řešení. Vzhledem ke složitosti moderního výrobního provozu a často i nedostatečné koordinaci mezi jednotlivými aplikacemi a plánovacími systémy může být obtížné vymezit oblasti nebo články ve výrobě, které zdržují celou linku. A jakmile dojde na poslední článek celého řetězce, samotnou výrobu, bývá často obtížné změřit efektivitu a zjistit, zda realita odpovídá plánům. I zde je problémem především komplexnost celého systému a také problematické poskytování zpětné vazby z výrobního provozu. Digitální dvojče : virtu ální kopie s reálným chov áním Všechny výše zmíněné problémy pomáhá řešit koncept tzv. digitálního dvojčete. Jedná se v podstatě o repliky zatím pouze navržených reálných věcí ve virtuálním světě. Taková dvojčata mohou být navržena nejen pro konkrétní produkty, ale i pro celé výrobní systémy. Aby výrobní podniky mohly zajistit podmínky pro tuto plně flexibilní výrobu, potřebují velké množství dat – sesbíraných v reálném čase a vypovídajících o tom, jaké komponenty jsou zapotřebí kde a kdy, jak zpracovat ten který díl apod. Zatím jsou to ale stále lidé, kdo musí strojům říkat, co mají dělat. „Říkají“ jim to prostřednictvím řídicích kódů, které píší programátoři na základě simulací vytvářených v PLM softwaru (Product Lifecycle Management). K tomu potřebují vědět, kde je který stroj umístěn, jak jsou jednotlivé stroje vzájemně seskupeny anebo jaká je servisní historie každého z nich. Tyto informace musí mít programátor k dispozici ještě před tím, než je začne přeprogramovávat a reorganizovat do nových konfigurací. De facto je tedy potřeba spojit současné procesy v továrně s těmi, které zde budou probíhat v budoucnu. Jak to vlastn ě funguje ? Pomocí softwaru NX (anebo jiných systémů CAD) můžeme vytvořit model výrobku a otevřít jej jako 3D JT model v produktu Teamcenter (Siemens PLM software). Software může během několika sekund vytvořit tisíce variací daného produktu, jako kdyby proběhla jeho fyzická výroba. K tomu využívá techniky zpracování velkých objemů dat (tzv. big data), popisy produktů, výroby a informací (PMI), které specifikují tolerance a součásti produktu. Pracuje ale i se základním popisem výrobního procesu, aby mohl včas odhalit nebezpečí případných kolizí. Digitální dvojče může také zlepšit spolupráci mezi projekčními a výrobními týmy, takže lze lépe naplánovat další kroky a určit, jaké jsou k tomu zapotřebí zdroje. Pokud jde o prostorové uspořádání výrobního provozu, je možné vytvořit digitální dvojče se všemi detaily ohledně mechanizace, automatizace a zdrojů – a pevně je provázat s návrhem produktu a výrobním ekosystémem. Dojde-li např. ke změně produktu, vyžadující použití nového robotu, technici provádějící simulaci uvidí to, zda robot nebude vzhledem ke své velikosti kolidovat s jedním z pásových dopravníků. Technik plánující uspořádání provozu pak může provést potřebnou úpravu a vystavit požadavek na změnu, upozorňující nákupčí na potřebu pořízení nového vybavení. Digitální dvojče je možné využít i ke statistickému simulování a vyhodnocení plánovaného výrobního systému. Dokáže vyhodnotit, zda je lepší nasadit lidi, roboty, nebo jejich kombinaci. Je možné simulovat všechny pracovní postupy – a zjistit tak dokonce i to, kolik energie spotřebuje výrobní vybavení. Copy-paste výrobní systémy Uživatelé mohou s pomocí PLM softwaru a vytvořených digitálních dvojčat vyřešit prakticky libovolný scénář. Například, když se podnikový ma- nagement rozhodne rozšířit své výrobní kapacity a postavit další výrobní halu, aby zdvojnásobil objem výroby, PLM software mu umožní „zkopírovat“ si stávající výrobní systémy a „vložit“ je do jiného prostoru. V podstatě lze tímto způsobem vytvořit identické výrobní zařízení kdekoli na světě a po jeho postavení jej lze začít vyrábět se stejnou kvalitou i přesností. Dá se očekávat, že umělá inteligence bude v budoucnosti hrát v PLM stále větší roli. V současné době se nacházíme uprostřed vzrušujícího vývoje, v němž stále narůstá schopnost strojů učit se. Výsledkem toho je, že největší výzvou, jíž automatizace v současné době čelí, je naučit stroje psát si samy nové řídicí kódy. Přestože v této situaci ještě nejsme, již teď přesně víme, jak se to stane. /ac/
