W jaki sposób producenci mogą wykorzystać możliwości symulacji, aby od razu stworzyć projekt gotowy do wdrożenia w rzeczywistości? Pomysł wykorzystania symulacji do wspomagania projektowania zakładów istniał od lat, nawet zanim pojawiły się komputery. Pierwsze przykłady symulacji to modele fizyczne, które umożliwiały inżynierom testowanie procesów i projektów na małą skalę, zanim zostały urzeczywistnione.
Obecnie nadal stosuje się te same podstawowe zasady, ale symulacja odbywa się w środowisku wirtualnym. Znacznie zwiększa to możliwości tworzenia złożonych procesów testowania wpływu zmiennych na rezultaty. Zasadniczą rolę w osiągnięciu tego poziomu elastyczności i złożoności odegrały technologie oparte na sztucznej inteligencji.
Symulacja bez granic
Następnym etapem rozwoju symulacji jest przejście na bardziej holistyczne podejście. W przemyśle używanie symulacji robotów i sterowników PLC przed rozpoczęciem produkcji stało się już normą — fabryki rzadko budowane są bez wcześniejszego przetestowania automatyki i sterowania w środowisku wirtualnym. Jednak gdy pojawiły się technologie tworzenia inteligentnych fabryk, widoczne stały się także ograniczenia symulacji wyizolowanych maszyn lub procesów.
Konwergencja IT/OT — integracja systemów zarządzania danymi (IT) z systemami operacyjnymi w przemyśle (OT) stawia nowe wyzwania związane z symulacją. Platformy do symulacji pojedynczych systemów nie uwzględniają konieczności wymiany informacji, która w wielu zakładach ma kluczowe znaczenie dla gromadzenia, udostępniania, analizy i wykorzystania danych. Dlatego w wielu sektorach produkcyjnych, takich jak przemysł motoryzacyjny, farmaceutyczny i kosmetyczny, poszukiwane są rozwiązania symulacyjne, które mogą odwzorować całe fabryki.
To jednak dopiero początek drogi. Zarządzanie operacjami i łańcuchem dostaw staje się coraz bardziej współzależne, a modele cyfrowe i symulacyjne będą musiały uwzględniać czynniki wykraczające poza granice fabryk. Należy na przykład uwzględnić różne zmienne związane z dostawami materiałów i zakłóceniami w łańcuchu dostaw.
Rośnie również potrzeba używania narzędzi symulacyjnych do badania synergii między różnymi zakładami, badania możliwości wymiany danych między wieloma zakładami oraz badania i porównywania wydajności różnych zakładów. Ponadto, ponieważ liczni producenci wdrażają model Projektuj gdziekolwiek, produkuj gdziekolwiek (Design Anywhere, Manufacture Anywhere, DAMA), potrzebne są symulacje pozwalające stwierdzić w jaki sposób można uzyskać jednorodne wyniki w różnych lokalizacjach przy zmiennych parametrach wejściowych.
Strategie symulacji
Istnieje pięć narzędzi symulacyjnych, które odgrywają ważną rolę w procesie projektowania zdigitalizowanego zakładu: model w pętli (Model-in-the-Loop, MiL), oprogramowanie w pętli (Software-in-the-loop, SiL) i sprzęt w pętli (Hardware-in-the-loop, HiL) do weryfikacji koncepcji, cyfrowe bliźniaki do odtwarzania procesów świata rzeczywistego i optymalizacji scenariuszy oraz wirtualne bliźniaki do ciągłego monitorowania i udoskonalania fabryk w czasie rzeczywistym.
1. Model w pętli (MiL)
Narzędzie MIL jest używane na wczesnym etapie rozwoju. Symuluje system w połączeniu z modelem środowiska w celu przetestowania algorytmów przed przejściem do narzędzi SiL i HiL. Na tym etapie można wygenerować większość oprogramowania sterującego. Automatyczne generowanie kodu skraca czas projektowania i minimalizuje wpływ błędów ludzkich.
