naar top
Menu
Logo Print

Digital engineering versnelt ontwikkelproces en minimaliseert risico's

<<  Kom naar stand 32 tijdens ABISS!  >>

Digital engineering versnelt ontwikkelproces en minimaliseert risico'sDigital engineering, het ontwerpen van machines in een virtuele omgeving, is een opkomende technologie die uitstekend aansluit bij de huidige dynamiek in de machinebouw. Door de steeds kortere ontwikkeltijden en de steeds complexere toepassingen is het puur fysiek ontwikkelen en testen van nieuwe machines en componenten duur en tijdrovend geworden. Met digital engineering kunnen ontwerpers sneller en flexibeler werken, terwijl het eindresultaat net zo betrouwbaar is. Bovendien hebben digitale modellen - bijvoorbeeld in de vorm van een 'digital twin' - grote toegevoegde waarde. Niet alleen bij het traceren en oplossen van technische problemen en het trainen van medewerkers, maar ook bij het uitvoeren van onderhoud in de rest van de life cycle van een machine.

“Bij digital engineering worden diverse technologieёn en tools gebundeld, zodat je een complete en integrale engineeringomgeving krijgt", zegt Antoon Laane. Hij is bij Rockwell Automation verantwoordelijk voor business development van de digital engineering oplossingen. “In zo'n digital engineering omgeving worden bijvoorbeeld CAD-systemen voor mechanische toepassingen en elektronica gecombineerd met simulatiesoftware. Daardoor kunnen digitale modellen ontwikkeld en getest worden, voordat de installatie fysiek gebouwd wordt. Bij het traditionele machine-ontwerp worden de mechanische, elektrotechnische en softwarematige ontwikkelstappen na en naast elkaar uitgevoerd en meestal ook nog component voor component. Vervolgens wordt de machine fysiek getest om de werking te controleren en te optimaliseren. Digital engineering versnelt het ontwikkelproces aanzienlijk en vermindert het risico op ontwikkelfouten en kostbare aanpassingen in de eindfase."

Digitaal model

Het grote voordeel van digital engineering is de ontwikkeling van een integraal digitaal model van een machine of installatie. Dat model fungeert niet alleen als blauwdruk voor de bouw en de werking van de machine, maar het digitale model speelt ook een belangrijke rol bij het testen van de machine en haar componenten in de ontwikkelfase. “Met behulp van het digitale model kun je niet alleen processen, elektronica en mechanische systemen virtueel testen, of het ontwerp en de engineering valideren, maar in die virtuele omgeving kun je ook de werking en de belasting in de praktijk simuleren", verduidelijkt Laane. “Daardoor kun je al voordat de machine fysiek gebouwd wordt, aanpassingen uitvoeren en het ontwerp optimaliseren." Een fysiek prototype blijft volgens Laane in veel gevallen belangrijk; zeker om het gedrag van de machine in de praktijk te kunnen onderzoeken. Bovendien kun je een prototype gebruiken voor het testen en oplossen van praktische aspecten, zoals de positionering van componenten of de bekabeling en de toegankelijkheid van de machine of de bediening.

Digital engineering versnelt ontwikkelproces en minimaliseert risico's

“Het voordeel van digital engineering komt vooral tot uiting bij de ontwikkeling van grote en complexe systemen voor orderverwerking in warehouses of voor bagage-afhandeling op luchthavens" zegt hij. “Dergelijke systemen bestaan uit honderden meters transportbanden, rollenbanen en motoren, die dagelijks vele duizenden pakketten of koffers transporteren. Dergelijke systemen wil je pas bouwen als je alle ontwerprisico's hebt uitgesloten en de werking door uitgebreide simulaties hebt gecontroleerd. Of kijk naar de ontwikkeling van een windturbine met wieken van 120 meter, die kun je niet in een windtunnel testen. Dan ben je aangewezen op simulaties in een virtuele omgeving. Hetzelfde geldt voor machines en installaties die moeten kunnen functioneren in extreme omstandigheden, die je niet zomaar kunt nabootsen. Dat gaat al in de richting van 'digital machine prototyping', waarbij een ontwerp digitaal gevisualiseerd wordt om de werking te simuleren zonder dat er een fysiek product beschikbaar is."

Virtual commissioning

Laane wijst ook op het moment van inbedrijfname van een machine, de commissioning: “Stel dat er net een nieuwe machine in een fabriek geplaatst is en er zijn allerlei technici bezig met de installatie en de montage. Als een engineer toegang wil hebben tot de machine om tests uit voeren dan moeten de technici wachten. In de praktijk zie je dat tijdens een dergelijk proces veel irritatie ontstaat en de tijd voor het testen en afstellen vaak gigantisch uitloopt. Om de belasting en de prestaties van de machine te meten en de processtappen tot in detail te valideren, kun je die tests net zo efficiёnt en betrouwbaar in een virtuele omgeving uitvoeren. Vooral in de farmacie, waar zeer strenge regels gelden voor de productie van medicijnen, kan virtual commissioning heel effectief zijn. Virtual commissioning levert dus direct aanwijsbare voordelen op. De tijd die nodig is om de machine daadwerkelijk in bedrijf te nemen, kan daarmee enorm verkort worden."

Digital engineering versnelt ontwikkelproces en minimaliseert risico's

De documentatie van het complete engineering- en ontwikkelproces maakt ook de toekomstige doorontwikkeling en serieproductie van machines en installaties eenvoudiger. Alle processtappen zijn exact vastgelegd, zodat ontwerpers gemakkelijk kunnen teruggrijpen op eerdere ontwerpstadia en daar verder op voortborduren. Ook fouten in het bestaande ontwerp kunnen dankzij het digitale model vrij gemakkelijk getraceerd worden.

Maintenance en training

Het digitale model bewijst ook na de bouw en de commissioning zijn waarde. In het model zijn bijvoorbeeld ook de specificaties van de mechanische componenten en de elektrotechnische installatieschema's opgenomen. Dergelijke informatie is van groot belang tijdens de levensduur van de machine en vooral voor onderhoud en reparaties. “Het digitale model biedt fantastische mogelijkheden om augmented en virtual reality-toepassingen te ontwikkelen voor de ondersteuning van onderhoudstechnici of voor de training van operators. Je kunt ze een kijkje geven in de machine en laten zien hoe deze werkt", licht Laane toe.

Digital twins

Antoon Laane gaat ook in op het fenomeen 'digital twins' ofwel 'digital prototypes'. Dat zijn exacte, digitale kopieёn van bestaande machines of installaties. “Er is momenteel veel belangstelling voor het fenomeen digital twins", constateert hij, “maar bedrijven moeten zich afvragen tot welk niveau de implementatie van een digitale kopie zin heeft. Ik denk dat zeer gedetailleerde digitale twins voor een groot deel van de machinebouwers weinig toegevoegde waarde bieden, want ze vergen erg veel engineering effort. Hoe complexer de machine of de installatie, hoe interessanter een digital twin of prototype is. In geval van een material handling systeem kan een virtual commissioning omgeving volstaan. Die geeft simpelweg aan of een sensor werkt; of die de benodigde informatie over het fysieke product in het productieproces levert en of de data de juiste acties aansturen. Het doel is dan hoofdzakelijk te controleren of de engineering en het design correct zijn."

Emulate 3D en Vuforia

Digital engineering versnelt ontwikkelproces en minimaliseert risico'sRockwell Automation heeft de afgelopen jaren een vrijwel compleet pakket van oplossingen voor digital engineering tot stand gebracht. Laane: “Dat begint in feite met Arena, een algemene simulatietool, die gebruikt kan worden om een groot scala aan operationele processen te modelleren. Arena is ideaal voor het beoordelen van systemen, die door de hoeveelheid variabelen en afhankelijkheden moeilijk te analyseren zijn met behulp van spreadsheets. Engineers die zich bezighouden met de lay-out van plants kunnen zo bijvoorbeeld de benodigde capaciteit van een productielijn doorrekenen. Centraal in de FactoryTalk DesignSuite staat echter de engineeringoplossing Emulate3D. Daarmee kunnen machinebouwers en system integrators hun systemen emuleren, virtueel testen, valideren en in bedrijf nemen, voordat ze daadwerkelijk operationeel zijn. Het pakket biedt vooral veel toegevoegde waarde bij virtual commissioning, maar biedt ook functionaliteit voor simulatie en ondersteuning van digital machine prototyping. Daarnaast hebben we Vuforia, een oplossing waarmee personeel in een veilige en virtuele omgeving getraind en geïnstrueerd kan worden."

Laane: “We merken dat het voor bedrijven in de praktijk lastig is, om afscheid te nemen van hun bestaande systemen. Vrijwel al hun ontwikkel- en R&D-inspanningen zijn opgeslagen in mechanische en elektrotechnische CAD-systemen. Overstappen op nieuwe engineeringsystemen kan een langdurig en kostbaar proces zijn. Daarom hebben wij ervoor gekozen om voor de meest gebruikte mechanische en elektrotechnische CAD-systemen zoals Solidworks, Creo Parametric, Autodesk Inventor en ePlan P8 interfaces te bouwen, zodat de engineeringafdelingen met hun bestaande systemen kunnen blijven werken. We geloven dat digital engineering ecosystemen de toekomst zijn, waarin we alle tools samenbrengen en de data-uitwisseling tussen als die systemen faciliteren. Er zijn momenteel diverse, goede initiatieven gaande voor de ontwikkeling van standaards voor de definitie van de data en voor de data-uitwisseling in dergelijke engineeringomgevingen."

Return on investment

“Het is lastig om de voordelen van digital engineering in geld uit te drukken", zegt Antoon Laane. “Er zijn diverse implementatieniveaus van digital engineering mogelijk; variёrend van basic tot zeer geavanceerd met bijbehorende kostenplaatjes voor de engineering effort. Het is voor bedrijven dus belangrijk van te voren te bepalen welke functionaliteit ze willen. Dat digital engineering substantiёle voordelen oplevert, bewijst het feit dat bij de grotere machinebouwers zo'n 20 procent van de engineers zich nu al met virtual engineering en virtual commissioning bezighoudt. We zien dat de risíco's bij de engineering en start-up van grote, complexe systemen afnemen en de ontwikkel- en installatietijden enorm verkort worden. Een goede indicatie voor de mogelijkheden en voordelen van digital engineering geeft de IoT implementation survey van Gartner. Daaruit blijkt dat al 13 procent van de bedrijven die Internet of Things (IoT)-projecten implementeren, digital twins inzetten, terwijl maar liefst 62 procent van de bedrijven van plan is dat te gaan doen."

Rockwell Automation is aanwezig op stand 32 van de ABISS-beurs op 3 oktober a.s. in Kortrijk. Daar kunt terecht voor informatie en demonstraties over het IIOT-platform, digital twins, Augmented Reality (AR), data content management en mobility. Naast deze onderwerpen komen tijdens ABISS ook thema's als Cyber Security, AI, Machine Learning, Virtual Engineering en Services aan de orde.

ROCKWELL

ROCKWELL

DE KLEETLAAN 12/bus A
1831 DIEGEM
+3227168411
+3227250724