Mükemmel etkileşim

“Bütün, parçalarının toplamından daha fazlasıdır.” "Bütün, parçalarının toplamından daha fazlasıdır.” Yunan filozof Aristoteles'in Endüstri 4.0 ve Akıllı Fabrikalar'dan çok önce fark ettiği şey, bugün makine mühendisliğinin ilgilendiği en önemli konudur. Çünkü donanım, yazılım ve program kodu otomatik olarak işleyen bir makine oluşturmak için yeterli değildir. Yalnızca tüm bu bileşenlerin mükemmel etkileşimi, işleyen bir bütünle sonuçlanır. Bunu başarmada simülasyon çok önemli bir rol oynar.

Neden makine ve tesislerde simülasyona ihtiyaç duyuyoruz? B&R Simülasyon Ürün Müdürü Isabella Laasch, "Cevap çok basit: Makineleri ekonomik olarak geliştirmek, devreye almak ve uzun vadede çalıştırmak" şeklinde yanıtlıyor.

Makineler giderek daha karmaşık hale geliyor. Buna paralel olarak da mekanik, elektrik ve otomasyon arasındaki etkileşim giderek zorlaşıyor. Olası makine süreçlerini doğrudan fiziksel bir sistem üzerinde denemek yüksek maliyetlere neden olur ve makine ömrünün üç aşaması olan geliştirme, devreye alma ve devam eden operasyonda ekonomik değildir.

Bir makinenin ömrünün ilk aşamasında, yani geliştirmede, makine zaten birkaç aşamadan geçer. Bunların her birinde ciddi hatalar meydana gelebilir. On hata maliyeti kuralına göre, bir hatayı ortadan kaldırmanın maliyeti, hatanın tanınmadığı makine geliştirmenin her aşaması için 10 kat artar. Hata ne kadar erken düzeltilirse, makine o kadar düşük maliyetli ve hızlı şekilde geliştirilebilir.

Ancak, tüm makine geliştirme süreci boyunca hatalar meydana gelirse, bunlar en geç prototip devreye alındığında ortaya çıkar. Laasch, "Devreye alma sırasında birbiri ardına sorun çıkarsa, bu hiç hoş karşılanmaz" diye belirtiyor. Bu noktada yalnızca prototip için yeni maliyetler ortaya çıkmakla kalmıyor, aynı zamanda geliştirme ekibi artık sorun gidermekle ilgileneceğinden ek kaynaklar da gerekiyor. Donanımın zarar görmesi, yedek parça için ek masraflar ve uzun teslimat süreleri nedeniyle olası bir gecikme anlamına gelir. En olumsuz senaryo olarak da, yeni makine için planlanan teslimat tarihine uyulmaması durumunda makine üreticisi sözleşmeye bağlı cezalarla karşı karşıya kalacaktır.

Laasch, "Bu nedenle, bir makineyi yaşam süresinin tüm aşamalarında dijital olarak haritalandırmanın bir yolunu bulmalıyız" diye ekliyor. "Bana göre bunu yapmanın tek yolu var, o da simülasyon.” Sanal simülasyon ortamında makinenin dijital ikizi oluşturulur. Dijital ikiz ile, geliştirme sırasında münferit bileşenlerin etkileşimi kontrol edilebilir ve makinenin sanal olarak devreye alınması gerçekleştirilebilir.

Makine üreticileri çeşitli simülasyon araçları arasından seçim yapabilir. Teklif, donanım ve makine simülasyonu araçlarından süreç simülasyonuna kadar uzanmaktadır. B&R bu nedenle uzun yıllardır çeşitli simülasyon uzmanlarıyla çalışarak çeşitli araçları otomasyon sistemine entegre etti.

Laasch, "MathWorks, Maplesoft, machineering ve ISG gibi ortaklarımızla işbirliği içerisinde çok çeşitli simülasyon seçenekleri sunuyoruz ve her uygulama için bir çözüme sahibiz" diye açıklıyor. "Buradaki belirleyici faktör, müşterilerimizin makineleri için en iyi simülasyon aracını seçmekte özgür olmalarıdır. B&R geliştirme ortamı her durumda merkezi bir araçtır.”

Örneğin Maplesoft ve MathWorks'ün simülasyon yazılımı ile makine bileşenleri çok verimli ve hassas bir şekilde haritalanabilir ve makine tasarımı için momentler ve kuvvetler simüle edilebilir. Farklı yük durumları kolaylıkla test edilebilir. Bu testler gerçek bir sistem üzerinde gerçekleştirilecek olsaydı, çok fazla zamana, uzun çalışma sürelerine ve çok sayıda kaynağa mal olacaklardı. Yük çok yüksekse, değerli donanımın hasar görmesi ve değiştirilmesi riski de vardır. Ancak simülasyonda makine üreticisi, makinenin yüke dayanıp dayanamayacağını bir bakışta görebilir.

machineering ve ISG'den gelen araçlar ise süreç simülasyonu alanını kapsıyor. Komple bir makinenin dinamik hareketini 3D olarak gösterirler. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, malzeme akışını etkileyen tüm dinamik faktörlerin dijital ikiz ile gerçek zamanlı olarak test edilebileceği anlamına gelir. Makine üreticisi, makinenin bileşenlerini değiştirdiğinde malzeme akışının nasıl aksiyon aldığını hemen görür. Arıza süreleri de erken bir aşamada belirlenebilir ve ortadan kaldırılabilir.

Makine geliştirmenin ve başarılı sanal ve gerçek devreye almanın tamamlanmasından sonra, dijital ikiz, bir makinenin yaşam süresinin üçüncü aşamasında, yani devam eden operasyonda da çok faydalı olabilir. Gerçek zamanlı verilere dayanarak, dijital ikiz kontrol panosunda sanal bir muadili olarak çalışır ve örneğin gerçek makine bileşenlerinin hizmet ömrünü ve durumunu tahmin etmek için kullanılabilir. Laasch, "Örneğin bir rulman zaten çok aşınmış olduğu için gerçek makinenin hareketi dijital ikize kıyasla değişirse, bu hemen fark edilir" diye açıklıyor. Toplanan veriler, diğer şeylerin yanı sıra kestirimci bakım, hata belgeleri veya uzaktan bakım sistemleri için kullanılır.

Ek olarak, dijital makine karşılığı, örneğin makine operatörleri ve servis teknisyenlerinin eğitimi için yeni seçenekler sunar. Diğer tüm faydaların yanı sıra, makine tesisinize gelmeden önce elleçleme veya İnsan Makine Arayüzü (HMI) hakkında bilgi sahibi olabilirsiniz. Bu, eğitim süresini önemli ölçüde kısaltır.

Dijital ikiz, sanal showroomlarda da giderek daha fazla kullanılıyor. Bu sayede, satışlar, ticaret fuarları veya etkinliklerden bağımsız olarak, herhangi bir zamanda potansiyel müşterilere yeni makineler sunmanızı sağlayabilir. Artırılmış Gerçeklik Gözlüklerinin yardımıyla dijital makine gerçek ortamda bile görüntülenebilir. Hareketli nesneler ve makineler ile planlama ve geliştirme için ek sözde durum araştırmaları mümkündür.

Laasch, "Dijital ikiz, makinede bir ömür boyu kalır" diye belirtiyor. "Ama aynı zamanda ek işlevlerin ve makinenin daha da geliştirilmesinin temelini oluşturuyor.” Örneğin, makine üreticisi, sistemi optimize etmek için devam eden işlemlerden edindiği bilgileri kullanabilir. Simülasyon modeli, önceden planlanmış tüm genişletmeleri güvenli bir şekilde yürütmek için kullanımına hazırdır. Bu sayede yükseltmeler sırasındaki duruş süreleri minimuma indirilir ve yeni nesil makineler daha hızlı geliştirilebilir.

Yazar: Carola Schwankner, Kurumsal Editör / B&R