Il est désormais possible pour de nombreuses organisations d'adopter des techniques de mise en service virtuelle pour leurs projets de conception de machines. Elles peuvent utiliser la mise en service virtuelle pour réduire leur temps de mise en service, pour réduire les coûts de mise en service, ou pour créer un délai de commercialisation plus fiable. Bien que les applications et les spécificités puissent varier, un processus de mise en service virtuelle typique présente de nombreux points communs.
Construire le jumeau numérique basé sur un modèle
Pour commencer, un Digital Twin basé sur un modèle est construit à l'aide d'un outil de modélisation au niveau du système. Le modèle virtuel est développé soit à partir d'informations CAO existantes, soit à partir de concepts de conception réalisés à l'aide de bibliothèques de composants. Dans ce flux de travail, l'outil de modélisation au niveau du système, MapleSim, est utilisé pour démontrer le processus de démarrage à partir de modèles CAO. Développé par Maplesoft, cet outil permet l'importation automatique de CAO afin que le Digital Twin puisse démarrer avec des géométries validées. Sans modèle CAO, les ingénieurs peuvent commencer par utiliser des composants personnalisables par glisser-déposer. Cela est utile lorsqu'un projet se trouve dans la phase d'idée initiale.
1. Voyez comment importer et travailler avec votre modèle CAO dans MapleSim.
Les informations de CAO peuvent être regroupées de telle sorte que les pièces qui se déplacent ensemble sont fusionnées pour créer des composants agrégés. Ce processus maintient la fidélité, mais simplifie la modélisation ultérieure (par exemple, toutes les inerties des boulons, des roulements, etc. sont prises en compte, mais sont maintenant regroupées dans le corps principal auquel elles sont attachées). Ces composants peuvent être utilisés avec tous les autres composants standard et personnalisés requis lors de la création du modèle.
Prochaines étapes :
Agir et analyser le jumeau numérique
Avant de connecter le Digital Twin à un logiciel d'automatisation, le logiciel de simulation est utilisé pour étudier le modèle et effectuer diverses analyses de conception en vue d'une vérification fonctionnelle. À ce stade, le modèle peut être actionné à l'aide de divers composants standard de MapleSim - actionneurs hydrauliques, moteurs électriques ou profils de mouvement prédéfinis.
La réponse du mécanisme à ces actions peut alors être analysée plus en détail. MapleSim propose des applications intégrées pour automatiser les balayages de paramètres ou l'analyse Monte Carlo (pour visualiser les effets ou mesurer la sensibilité de votre conception à des paramètres spécifiques), mais fournit également un environnement de programmation complet pour vous permettre de construire votre propre analyse personnalisée.
Après avoir effectué une analyse de la conception proposée, l'ingénieur peut maintenant dimensionner les moteurs nécessaires pour choisir dans son propre catalogue de pièces disponibles. Les ingénieurs travaillant avec des outils fournis par B&R peuvent utiliser MapleSim pour générer des informations directement utilisables dans SERVOsoft.
Les ingénieurs qui travaillent avec le matériel et les logiciels de Rockwell Automation peuvent utiliser MapleSim pour générer des informations directement utilisables dans l'analyseur de mouvement.
Intégration avec les logiciels d'automatisation
Le degré de fidélité requis pour un Digital Twin dépend entièrement des exigences de la simulation. Un modèle de plus haute fidélité nécessite plus d'efforts pour sa création, mais peut répondre à des questions de conception spécifiques et offrir une représentation plus réaliste des performances pour la validation de l'API. Dans le passé, les modèles haute fidélité étaient trop difficiles à créer, ou ne pouvaient pas être utilisés lorsque la validation du matériel nécessitait des performances de simulation en temps réel. MapleSim produit un code optimisé pour la vitesse de simulation, ce qui permet d'obtenir des Digital Twins haute fidélité qui peuvent être utiles pour toute une série d'exigences de mise en service virtuelle.
Les entrées du modèle sont définies en paramétrant le système pour le processus de mise en service virtuelle. Les trajectoires de mouvement et le chargement sont définis en fonction des exigences de conception, en utilisant les équations cinématiques inverses disponibles grâce aux fonctions d'analyse de MapleSim. Ces détails constituent une partie importante de la définition des entrées du modèle qui sont maintenues lorsque le modèle est exporté en tant qu'UGF.
Le logiciel d'automatisation peut maintenant effectuer diverses tâches de mise en service virtuelle qui auraient autrement attendu la mise en service physique. Comme le modèle de l'installation et le code de l'automate sont tous deux dans un environnement virtuel, les ingénieurs peuvent effectuer des simulations à grande échelle, ce qui permet des itérations qui testent le code de l'automate dans divers scénarios. Les ingénieurs peuvent rechercher dans leur code des bogues susceptibles de provoquer des ralentissements, des problèmes de performance ou des problèmes de sécurité qui compromettraient le fonctionnement du système physique. Lorsque les ingénieurs découvrent des problèmes de performances, ils peuvent être diagnostiqués avec une transparence difficile à obtenir lors de la mise en service physique.
Ces techniques peuvent servir de techniques efficaces en termes de ressources pour isoler les problèmes bien plus tôt dans le processus de conception Une autre technique utilisée à ce stade consiste à remplacer le code PLC virtuel par le matériel PLC. En raison des exigences de la simulation en temps réel, cette technique était auparavant inaccessible pour de nombreuses situations nécessitant un modèle de haute fidélité. Les ingénieurs peuvent maintenant tester le matériel physique par rapport au modèle virtuel, ce qui constitue une autre technique pour déboguer les problèmes avant de construire le système physique..
Bien qu'aucune de ces techniques n'élimine le risque lié au processus de mise en service physique, elles peuvent servir de techniques économes en ressources pour isoler les problèmes plus tôt dans le processus de conception. Contrairement à la mise en service physique, la mise en service virtuelle peut être exécutée en tant que processus simultané avec de nombreuses autres tâches dans un projet de conception. Comme les essais peuvent commencer alors que l'usine et le contrôleur sont tous deux dans un état virtuel, le coût des itérations de conception est minime.