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 typique de mise en service virtuelle présente de nombreux points communs.
Pour commencer, un modèle numérique est construit à l'aide d'un outil de modélisation au niveau du système. Il 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 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 la CAO afin que le modèle numérique puisse commencer avec des géométries validées. Sans modèle CAO, les ingénieurs peuvent commencer par utiliser des composants personnalisables par glisser-déposer. Ceci est utile lorsqu'un projet est dans la phase initiale.
1. Découvrez comment importer et travailler avec votre modèle CAO dans MapleSim.
Les informations 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.
Utilisation de la mise en service virtuelle pour une nouvelle machine de moulage par injection compétitive
Avant de connecter le modèle numérique au logiciel d'automatisation, le logiciel de simulation est utilisé pour étudier le modèle et effectuer diverses analyses de conception pour la vérification fonctionnelle. À ce stade, le modèle peut être actionné par une variété d'actionneurs hydrauliques, de moteurs électriques ou de profils de mouvement prédéfinis. MapleSim’s standard components - actionneurs hydrauliques, moteurs électriques ou profils de mouvement prédéfinis.
La réponse du mécanisme à ces actionnements peut ensuite être analysée plus en détail. MapleSim propose des applications intégrées pour automatiser les balayages de paramètres ou l'analyse de Monte Carlo (pour visualiser les effets ou évaluer la sensibilité de votre conception à des paramètres spécifiques), mais fournit également un environnement de programmation complet pour vous permettre de réaliser vos propres analyses personnalisées.
Après avoir effectué une analyse de la conception proposée, l'ingénieur peut maintenant dimensionner les moteurs requis à choisir dans son propre catalogue de pièces disponibles. Pour les ingénieurs travaillant avec des outils fournis par B&R, ils peuvent utiliser MapleSim pour générer des informations directement utilisables dans SERVOsoft.
Les ingénieurs travaillant avec le matériel et les logiciels de Rockwell Automation peuvent utiliser MapleSim pour générer des informations directement utilisables dans Motion Analyzer.
Le degré de fidélité requis pour un modèle numérique dépend entièrement des exigences de la simulation. Un modèle de plus haute-fidélité demande plus d'efforts pour être créé, mais peut répondre à des questions de conception spécifiques et offrir une représentation plus réaliste des performances pour la validation des automates. Par le passé, les modèles de haute-fidélité étaient trop difficiles à créer ou ne pouvaient pas être utilisés lorsque la validation du matériel exigeait des performances de simulation en temps réel. MapleSim produit un code optimisé pour la vitesse de simulation, permettant de créer des jumeaux numériques haute-fidélité qui peuvent être utiles pour une variété 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 les charges sont définies en fonction des exigences de conception, à l'aide des équations de cinématique inverse disponibles via les fonctions d'analyse de MapleSim. Ces détails constituent une partie importante de la définition des entrées du modèle, qui sont conservées lorsque le modèle est exporté sous forme d'UFA.
Le logiciel d'automatisation peut maintenant effectuer une variété de tâches de mise en service virtuelle qui, autrement, auraient attendu la mise en service physique. Puisque le modèle de l'usine et le code de l'automate se trouvent dans un environnement virtuel, les ingénieurs peuvent effectuer des simulations à grande échelle, ce qui permet des itérations pour tester le code de l'automate dans divers scénarios. Les ingénieurs peuvent rechercher les bogues dans leur code 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 performance, ils peuvent les diagnostiquer avec une transparence difficile à obtenir lors de la mise en service physique.
Ces techniques peuvent permettre d'isoler les problèmes beaucoup plus tôt dans le processus de conception, en économisant les ressources.
Une autre technique utilisée à ce stade consiste à remplacer le code virtuel de l'automate par le matériel de l'automate. En raison des exigences de la simulation en temps réel, cette méthode était auparavant inaccessible pour de nombreuses situations nécessitant un modèle haute-fidélité. Les ingénieurs peuvent désormais 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 tests peuvent commencer alors que l'usine et le contrôleur sont dans un état virtuel, le coût des itérations de conception est minimal.