Virtuální zprovoznění nově instalovaných nebo modernizovaných stávajících výrobních linek resp. kompletních výrobních systémů se stalo nedílnou součástí v nabídce poskytovaných služeb společnosti Taurid Ostrava s.r.o.
Na mnoha konkrétních zakázkách jsme si ověřili platnost přísloví "jeden obrázek vydá za tisíc slov" a dovolíme si parafrázovat, že "jedna 3D animace vydá za 1000 obrázků".
Využití 3D digitálního modelu výrobního systému přináší novou kvalitu do naší práce. Vyvinuli jsme metodiku zpracování a propojení modelu se systémem řízení, a to jak od společnosti Siemens, tak od společnosti Rockwell Automation, aby bylo možné model řídit externě a nedocházelo ke kolizi s interními funkcemi řízení, které jsou ve vývojovém nástroji Tecnomatix Plant Simulation předdefinovány.
Programátoři PLC jsou zvyklí si algoritmus řízení testovat pomocí různých simulátorů, ověřují si matematické výpočty nebo logické funkce; pomocí 3D digitálního modelu je však možné otestovat kompletní chování výrobního systému pro definovaný mix (nebo několik mixů) výrobního portfolia, přičemž animace slouží jako jedna z nejlepších validací (ukázka testování, kombinace TIA Portal + Plant Simulation na obrázku 1). Lidský mozek, resp. lidské oko hned rozpozná, že se zařízení chová nebo naopak nechová dle zadání a očekávání.
Digitální model komunikuje pomocí OPC resp. OPC UA s reálným CPU PLC Simatic nebo ControlLogix. Je možné využít také emulátory hardware PLCSIM Advanced resp. FactoryTalk Logix Echo.
Zpracovaný aplikační software v TIA Portal nebo ve Studio 5000 se nahraje do CPU PLC a ladí na digitálním modelu. Programátoři opraví překlepy, otestují funkce a popř. udělají změny v software (na obrázku 2 je předvedená ukázková práce s modelem). Ten stejný odladěný aplikační software bude řídit reálný instalovaný výrobní systém.
Stávalo se nám, že popis funkce zařízení nebyl dobře pochopen a aplikační software jsme napsali tak trochu naslepo a na stavbě se teprve vše vyjasňovalo a upravovalo. Možnost nanečisto pustit do výrobního systému výrobní dávku, mix výrobních dávek, kombinovat receptury a simulovat dlouhodobější produkci je v reálu velmi těžko realizovatelná, protože málokdy jsou k dispozici okamžitě a zároveň všechny výrobní artikly. Stává se, že celý produktový mix, pro který je výrobní zařízení projektováno, je k dispozici postupně v průběhu 6, 12 i více měsíců.
Programátoři jdou na stavbu velmi dobře připravení a je velká pravděpodobnost, že zprovozňování reálného systému bude trvat kratší dobu. O kolik to bude kratší souvisí také s tím, jak vstřícný bude konečný zákazník, jak hodně nebo málo se jej podaří vtáhnout do realizace projektu, aby vyčlenil i na své straně lidské zdroje. Zkušenost je taková, že někteří zákazníci pracují podle hesla "objednali jsme si službu, dodávku výrobní linky a více nás nezajímá", mnozí již pracují podle hesla "máme společný cíl a jako tým větší šanci na kvalitní výsledek za krátký čas".
Zpracování digitálního modelu pro externí řízení z PLC je časově náročné, ale zvládnutelné. Hodí se pro diskrétní výrobní systémy založené na událostech. Orientačně můžeme konstatovat, že pro menší výrobní systémy (galvanizační a mořící vanové linky nebo pro dopravníkové systémy s mezioperačním zásobníkem) je VZ zvládnutelné za 2 měsíce od zpracování 3D modelu až po otestování pro různé výrobní dávky.
Digitální model připravený pro externí řízení neskončí pomyslně v koši, ale lze u něj doplnit interní řízení a využít jej pro ověření možnosti navýšení výrobní kapacity například o 20 % nebo doplnění výrobního portfolia. Počítačová simulace chování výrobního systému s využitím interního řízení digitálního modelu výrazně snižuje míru nejistoty všech zainteresovaných profesí.
V praxi se často setkáváme s tím, že je systém určený k virtuálnímu zprovoznění pouze malou částí výroby zákazníka. Vychází to jednak z celkové náročnosti tvorby modelu/virtuálního zprovoznění tak i z faktu, že obvykle je pro tento účel zvolená jen kritická část výrobního procesu zákazníka. Obvykle není ani možné modelovaný systém a další části výroby od sebe jednoduše oddělit (funkce obou systému jsou provázané nebo na sebe navazují). V tu chvíli je velmi vhodné provést tzv. hybridní simulaci.
V tomto kontextu hybridní simulací myslíme systém, který je částečně připravený pro virtuální zprovoznění (tj. externí řízení) a částečně pouze pro simulaci (interní řízení). Praktický příklad: zákazník chce virtuálně zprovoznit a ověřit inovovaný dopravníkový a zakládací systém pro svůj sklad. Odstávka tohoto skladu znemožňuje výrobu, a tak je potřeba ji co nejvíce zkrátit (ideální důvod pro virtuální zprovoznění). Ze skladu putují polotovary do výroby, a naopak se vrací hotové výrobky. Okrajové, kritické a nečekané stavy tak často vychází právě z procesu výroby – ten je však funkční, komplikovaný a není tak vhodné (ani možné) jeho algoritmus, jakkoliv ověřovat.
Výrobu tak simulujeme pouze interně. Dokonce si okrajové, kritické či krizové situace úmyslně připravíme. Cílem je takové stavy vyvolávat a o to lépe otestovat navázaný inovovaný systém skladu (s externím řízením = virtuálním zprovozněním). Získáváme tak ověřený algoritmus PLC, základní představu o kapacitách, fungování a problémech navázané výroby. Přesné množství získaných informací záleží na tom, jak podrobně byl výrobní systém simulován, ale také i na komplexnosti daného systému. V případě úzké spolupráce zákazníka tak užitečné informace z jednoho modelu získává jak programátor (ověření algoritmu, problematické stavy, ...), tak zákazník (výkon systému, takty, základní vizuální představa, …).
Taurid Ostrava s.r.o.
Starobělská 3040/56, 700 30 Ostrava
Tel.: +420 599 507 800
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.taurid.cz
