Обновить оборудование или повысить производительность?

Когда меняются производственные требования, первым, что приходит в голову является повышение производительности за счет переоснащения или замены оборудования. Это дорого, трудоемко, и с появлением цифровых двойников и виртуального ввода в эксплуатацию, в принципе не нужно. Компания Niigon доказала, что правильное сочетание технологий автоматизации и моделирования позволяет получить максимум от существующего парка оборудования без закупки нового аппаратного обеспечения.

Как только новый термопластавтомат от компании Niigon ушел в производство, заказчик уточнил требования к машине - производительность должна быть значительно выше, чем было оговорено ранее. Однако в текущей конфигурации работа машины на более высоких скоростях вызвала бы нежелательные колебания при закрытии пресс-формы. Инженеры Niigon пришли к выводу, что одним из способов избежать этого была бы замена гидравлических компонентов сервоэлектрическими аналогами. Однако это повлечет за собой огромные затраты на новые детали, сотни часов разработки и значительные потери из-за простоя машины. В конце концов специалисты Niigon решили использовать цифрового близнеца и ввести его в эксплуатацию для демонстрации решения заказчику.

В надежде найти лучший путь к требуемой производительности машины, компания Niigon обратилась к Maplesoft, ведущему поставщику решений для моделирования и виртуального ввода в эксплуатацию. Инструмент моделирования и симуляции MapleSim от Maplesoft идеально работает с инженерной средой B&R Automation Studio благодаря многолетнему сотрудничеству между двумя компаниями.

Работая в знакомой среде разработки, инженеры Niigon смогли протестировать различные стратегии оптимизации на виртуальной модели машины и довести ее до совершенства без риска и лишних затрат. Как только подходящая стратегия модернизации была разработана, на физической машине просто обновили программное обеспечение через удаленный доступ. Для ускорение работы специалисты Niigon заручились поддержкой Maplesoft Engineering Solutions. В конце концов, они разработали и осуществили модернизацию машины на основе созданной моделе в три шага.

Для моделирования с высокой точностью физической машины её ключевые компоненты, включая гидравлическую и механическую системы, были воссозданы в многодоменной среде MapleSim. Используя рабочие данные машины, команда Maplesoft смогла создать динамическую модель, которая точно воспроизвела поведение машины, включая проблемные колебания. Созданная модель, так же известная как "цифровый близнец", использовалась для исследования причин колебаний и поиска пути их устранения.

Теперь компания Niigon была готова использовать имитационную модель для разработки нового оптимизированного кода управления машиной. Поскольку разработчики Niigon использовали B&R Automation Studio для проектирования системы управления, то и с импортом модели из MapleSim и виртуальным вводом в эксплуатацию не возникло никаких проблем. Благодаря B&R MapleSim Connector, которая позволяет импортировать модель MapleSim в Automation Studio, специалисты Niigon получили возможность проанализировать работу своего кода на цифровом двойнике в реальном времени.

После реализации двух основных стратегий оптимизации проекта компания Niigon успешно сократила время цикла своей машины более чем на 25% и устранила проблемы с осцилляциями во время работы. «Сначала мы думали, что это невозможно сделать только с помощью программного обеспечения,» — вспоминает Юнчуань Фань, ведущий старший разработчик системы управления проекта. «Но когда мы увидели результат, это было просто невероятно».

За несколько месяцев виртуальное моделирование машин превратилось из малопривлекательного варианта в важный инструмент для будущих инженерных разработок в компании Niigon. Марк Рике, инженер по системам управления и ИТ-менеджер компании Niigon, уверен в потенциале, которую моделирование может обеспечить для всей линейки продукции компании: «Мы сократили время цикла машины на 25% при менее чем четверти стоимости от аналогичного аппаратного решения. Для меня это стало совершенно очевидно: не возможно получить максимальную производительность механической системы без симуляции».

В будущих проектах цифровых близнецов компания Niigon продолжит кооперацию с Maplesoft Engineering Solutions, и это не только работа с программным обеспечением, но обучение сотрудников и консультации, а технологии B&R продолжат играть центральную роль в автоматизации машин для литья под давлением следующего поколения. «Качество услуг, которое мы получили от инженеров Maplesoft, и простое взаимодействие между MapleSim и Automation Studio помогут нам предложить нашим клиентам такое технологическое оборудование, которые отличается высокой скоростью и производительностью, а главное экономичностью», — говорит Рике.

Что ождать от компании Niigon в будущем? Хотя они не могут сказать, что находится сейчас в разработки, симуляционное моделирование и разработка цифровых двойников, безусловно, будут иметь место в наборе инженерных инструментов Niigon в будущем. «На заре внедрения CAD-инструментов были люди, которые думали, что без него можно обойтись, но сегодня никто даже не оспаривает их необходимость», — отмечает Рике. «Я думаю, что через два года люди здесь будут так же относиться к цифровым близнецам».