Schunk מציגה: תאומים דיגיטליים ליצירת מפעל חכם
יצרנית של טכנולוגיית אחיזה ומערכות רובוטיות משתמשת בשיטת "תאומים דיגיטליים" (Digital twins), כדי לסייע לבעלי מפעלים ולמשתמשים להגביר תחרותיות. שיטה זו מאפשרת הדמיה מלאכותית ובדיקה של כל שלבי התהליך, החל בשלבי התכנון, עבור בהסמכת תפקידים במפעל וכלה בבדיקה של רמת ביצועים. ליצרנים של מפעלים ומכונות, ספקים ויצרני מרכיבים אתגר דומה: עליהם להציע ללקוחותיהם מגוון רחב למדי של מוצרים המותאמים באופן אישי, ובה בעת להשיק מוצרים חדשים בתדירות הולכת וגדלה. הדבר מצריך מפעלים גמישים ביותר הניתנים לשדרוג בקלות ובמהירות לחלקי הדור החדש.
מרסל נאגל, מנהל מוצר וניהול תיקים למוצרים דיגיטליים ושירותים הקשורים למוצרים בשונק (.Schunk GmbH & CO), משוכנע כי לתהליכי הנדסה דיגיטליים חשיבות עליונה בהקשר זה. לדבריו, המפעל מייצר חלקים השייכים לדור הנוכחי, ואילו התמונה הדיגיטלית של המפעל עשויה לשמש כסימולציה שדרכה אפשר לזהות את האפקט של הדור הבא במערך הנוכחי של המפעל.
לקוחותיה של החברה, המובילה בשוק העולמי בתחום הידוק ואחיזה טכנולוגית, ממוקמים בגרמניה. נכללים בהם יצרני מפעלים, אינטגרטורים, ומשתמשים ממגוון רחב של תעשיות. לדברי נאגל, הלקוחות מגיעים אל החברה יותר ויותר כיצרני רכיבים, עם דרישות לתכנון וירטואלי של תהליכים.
שונק כבר החלה להשתמש במודלים של ק.א.ד (CAD), בעיצוב מכני ואלקטרוני, לפני שנים רבות. כעת החברה מסתמכת על "תאומים דיגיטליים" בשביל בנייה וירטואלית ומעבר לכך. "בתור חברה יצרנית, פיתחנו סביבת IT מתקדמת שתכין אותנו לדיגיטיזציה ולעיצוב של מערכות ניהול מידע חכם. גם אנחנו שואפים למפעל חכם, וירטואלי", מסביר נאגל.
סימנס היא שותפה חשובה של שונק. ב-2015 חיפשה שונק יצרנית של תוכנת סימולציה לתכנון וירטואלי. לפי נאגל, רק סימנס הציעה מערכת עקבית מקצה לקצה אשר הקיפה את כל שלבי מחזור החיים של המוצר. תוך שימוש בקונספט עיצוב מכטרוני (MCD) עבדה שונק באופן סיסטמתי על הדיגיטיזציה של מוצר, ייצור ורמת ביצועים ללקוחותיה. פורטל טיה (TIA), עם הבלוקים הפונקציונליים, לסימולציית פי.אל.סים (PLCSIM) מתקדמת של בקרים ומערכת קוד פתוח מבוססת IoT, מיינדספיר (Mindsphere), תפקיד חשוב.
צילום: Schunk; פייסבוק
באופן ספציפי, מודל הספריות של "התאום הדיגיטלי" של מערכת הגריפר (אחיזה רובוטית) המכטרונית הסטנדרטית בסביבת הסימולציה, משמש תחילה כדי להדגים באופן חלק את סביבת הבקרה בפי.אל.סים מתקדם, תוך שימוש בבלוקי הפונקציה של פורטל טיה. הליך זה מאפשר לדמות תהליך ייצור בשלמותו, ובשל כך מאפשר שליטה וירטואלית מוחלטת על המפעל, המותאם לבקר ספציפי, לפני שמבצעים את השינויים בעולם האמיתי. לפיכך שגיאות, סיכונים והוצאות מיותרות נחסכים בשלב התכנון.
בזמן שהמפעל עובד ופועל באופן תקין, נבנה מודל וירטואלי בהתבסס על רמת הביצועים שלו. הדבר מהווה את היצירה של החלק השלישי של המפעל הדיגיטלי במיינדספיר. לשונק ניסיון ראשוני בתחום זה, עם שונק פתרונות אלקטרוניקה ושותפים (Schunk Electronic Solutions GmbH), חברה בת המייצרת מכונות דיפנלינג (Depanelling), אשר מבוססת בקבוצת התאגיד, ואשר שונק היא הלקוח העיקרי שלה. חוויות אלו יתרמו בעיקר בתחום השירות העסקי.
שונק תרתום את כל רכיביה בשלב זה כדי להקליט נתוני מידע ספציפיים, תוך שימוש בחיישנים מתאימים. לאחר מכן המידע ניתן לניתוח באמצעות אפליקציות מיינדספיר. לדברי מרסל נאגל, "ההליך יאפשר לנו להעניק ללקוחותינו ערך מוסף אמיתי. לדוגמה, בתחום התחזוקה, הודות לניתוח הנתונים, מפעלים יצטרכו עבודות תחזוקה בתדירות נמוכה יותר".
יצירה של דיגיטיזציה עקבית מקצה לקצה יוצרת אפילו יותר הזדמנויות. "בסביבת הסימולציה אפשר לזהות ערכי יעד, כגון כוח האחיזה של אפליקציה מסוימת, ואפשר להשוות נתונים אלו עם הערכים בפועל. אם שני הערכים אינם תואמים, הלקוח יודע שמשהו צריך להשתנות, והוא יוכל למנוע שיבושים במפעל, ואף תקלות".
מלבד רכיבי החומרה, שונק מציעה ערכת תוכנה למתחילים עם ספריית רכיבים מובנית של תאומים דיגיטליים והסבר על שימושם במערכת האם.סי.די (MCD). באמצעות מודל הדגמה, לקוחות יכולים ללמוד ולבדוק אם וכיצד סימולציה וירטואלית יכולה להפחית את המאמץ התכנוני.
עם התקדמות הדיגיטיזציה בשונק, לא רק ההנדסה משתנה. הרכיבים עצמם משתנים, ובשימוש מכשירי קצה ממוחשבים - לדוגמה, קצה תעשייתי - נהפכים ל"גריפרים חכמים". בשיתוף עם מחשוב ענן והודות לרכיבי חומרה ותוכנה תואמים, אפשר לעבד במישרין רכיבי עיבוד תלויים בזמן, למשל מהגריפר לאתר. "הדבר מאפשר ללקוח לזהות תקלה באופן מיידי ולבצע פעולה בהתאם", אומר נאגל. עם מחשוב קצה, הוא גם מסתמך על אינטליגנציה מלאכותית. תוך שימוש במצלמה, רשתות עצביות מאפשרות לרכיבים חכמים ללמוד שינוי אובייקטים ללא תכנות ראשוני. "זהו קונספט אטרקטיבי, ואנו רואים פוטנציאל כבר בשימוש באינטליגנציה מלאכותית לאופטימיזציה מתמשכת של מגוון תהליכי גריפר". המפעל החכם איננו אופציה עתידנית המרוחקת מהעין - הוא כבר נמצא בהישג יד.
