Inteligentne projektowanie zmienia proces rozwoju 
i eksploatacji maszyn ciężkich

Inteligentne projektowanie stanowi siłę napędową wszystkich etapów cyklu życia tych produktów. Dane pozyskane w toku użytkowania maszyny leżą u podstaw innowacji, która:

• Wspiera kompleksowe testowanie symulacyjne. Wraz ze wzrostem autonomii maszyn, liczba scenariuszy testów rośnie w postępie geometrycznym. Fizyczne rozruchy próbne są niepraktyczne; wirtualne gwarantują, że scenariusze o znaczeniu krytycznym są poddawane testom w sposób powtarzalny wraz z doskonaleniem projektów. 
• „Wprojektowuje” wysokiej wartości usługi, takie jak obsługa predyktywna, diagnostyka zdalna i indywidualizacja produktu. Inteligentne projektowanie wykorzystuje i śledzi funkcje zarówno mechaniczne, jak też te sterowane przez oprogramowanie. Staje się to ważne zwłaszcza pod kątem optymalnego serwisowania. 
• Automatyzuje zadania, które wcześniej wymagały ręcznej interwencji. Te ulepszenia kompensują braki w zakresie umiejętności i wiedzy u nowicjuszy i jednocześnie redukują zmęczenie, z którym borykają się doświadczeni operatorzy. Dodatkowo, pomagają one chronić maszyny poprzez mechanizm kontroli poleceń ręcznych w celu zapobieżenia przypadkowemu przeciążeniu lub innym uszkodzeniom.
• Generuje stałe doskonalenie istniejących i nowych produktów. Globalne dane dostępne w czasie rzeczywistym mają pozytywny wpływ na etapy projektowania, rozwoju technologii i produkcji w ramach systemu zarządzania cyklem życia produktu (PLM). 

Niższe koszty, lepsze parametry

Komponenty konieczne do zapewnienia inteligentnego potencjału maszyny obejmują cyfrową symulację utworzenia „cyfrowego bliźniaka”, czujniki do testowania i monitorowania, sieć Internetu Rzeczy oraz oprogramowanie PLM służące do rozplanowania łączności i działań.

Czujniki podpięte pod „cyfrowego bliźniaka” przesyłają informacje o problemach z rzeczywistej maszyny i pozwalają na szybkie rozwiązanie problemu. „Cyfrowy bliźniak” zapewnia inżynierom również cyfrowe środki adaptowania funkcji mechanicznych, elektrycznych, oprogramowania, sterowania i hydraulicznych w procesie projektowania, szybszą walidację projektów i testowanie systemów z wyjątkową efektywnością i elegancją. 

Czyniąc swoje maszyny inteligentniejszymi, producenci odnoszą korzyści w postaci redukcji całkowitego kosztu ich posiadania i eksploatacji. W przypadku wyrównywania nawierzchni drogi ekipa budowlana może uzyskać idealny poziom i pochyłość gruntu w trakcie tylko jednego przejścia. Wraz ze wznoszeniem się lub opadaniem gruntu czujnik w maszynie rozpoznaje jego poziom i opuszcza równiarkę tak, aby zachowywać współczynnik niwelacji. 

W rolnictwie dodatki glebowe, genetycznie modyfikowane nasiona, lepsze strategie sadzeniowe i wysoce wydajne urządzenia praktycznie potroiły plony na przestrzeni minionych 60 lat. 

Rolnikom zależy na utrzymaniu tego trendu i różnicy, która daje im przewagę na rynku. Holenderska firma AGCO wykorzystała technologię PLM Siemensa do zautomatyzowania regulacji wysokości wysięgnika, zminimalizowania drgań wysięgnika powodowanych przez pojazd i wydłużenia czasu przejazdu i dystrybucji nawozu na swoich opryskiwaczach roślin. 

Wykorzystując dane sensoryczne i oprogramowanie PLM Siemensa, firma AGCO zaprojektowała zautomatyzowane i sterowane kabinowo urządzenia przystosowane do zróżnicowanych warunków polowo-terenowych i wysokości plonów. Regulacje wspomagają niedoświadczonych operatorów i umożliwiają farmerom wykonywanie prac w dokładny i wygodny sposób.

Lepsza budowa, szybszy czas wprowadzenia do sprzedaży

Dzisiejsze maszyny ciężkie – wyposażone w coraz inteligentniejsze systemy wbudowane wraz z jednostkami sterującymi, czujnikami i siłownikami – są sprytniejsze niż kiedykolwiek wcześniej. 

Producenci szybciej wzbogacają swoje linie produktowe o wartość dodaną i wprowadzają nowe projekty do sprzedaży. 

Tradycyjnie, weryfikacja konstrukcji maszyn ciężkich zajmuje od trzech do dziewięciu miesięcy i obejmuje szeroki proces instrumentacyjny, analizę eksperymentalną realizowaną przez inżynierów terenowych i rozwiązywanie problemów przez inżynierów-konstruktorów pracujących w biurze. 

Inteligentny proces konstrukcyjny pozwala producentom na modelowanie maszyn z poziomu podsystemów do poziomu pojazdu i środowiska w celu przeprowadzenia dokładnej symulacji pracy i zachowań pojazdu zamiast testowania prototypów fizycznych. Dzięki informacjom z czujników, inżynierowie konstrukcyjni i terenowi mogą pracować wspólnie w ramach dynamicznego systemu i redukować czas wymagany do realizacji prób terenowych o 30 procent. 

Na przykład, gdy firma Poclain Hydraulics chciała ulepszyć parametry pracy systemów hydrostatycznych, zastosowała symulację cyfrową w celu przetestowania pomysłów. Testy wykorzystujące symulacje doprowadziły do obniżenia kosztów i przyspieszenia procesu konstrukcyjnego, ostatecznie generując nowe i lepsze rozwiązanie.

Oprogramowanie PLM ma kluczowe znaczenie 

Zastosowanie kompleksowego rozwiązania PLM jest wymagane w celu zunifikowania danych, zintegrowania dziedzin OEM, monitorowania wymagań projektu, współdzielenia postępów projektu i wdrożenia całościowego potencjału projektowania inteligentnego. 

Projektowanie inteligentne wymaga także metodologii i platformy, takiej jak metodologia systemowego rozwoju produktu Systems Driven Product Development na otwartej platformie PLM, udostępnianej przez Siemensa. 

To systemowe, bazujące na modelach podejście dostarcza tysięcy funkcji oraz setek tysięcy wymagań, w efekcie czego liczba potencjalnych konfiguracji jest niemalże nieskończona. Ponadto, pojedyncza platforma służąca do inteligentnego projektowania najlepiej obsługuje procesy stałego doskonalenia, ciągłej integracji oraz kompleksowej weryfikacji i walidacji. 

Technologia PLM Siemensa umożliwia szybkie i proste zbieranie danych na poziomie globalnym. Dzięki tej technologii, dane płyną z powrotem do inżynierów-konstruktorów, pozwalając im na szybsze tempo prac powtarzalnych na projekcie, przy miarodajnych wymaganiach opierających się na lokalizacjach faktycznego użytkowania. 

Ułatwienia w pracy maszyn ciężkich

Producenci maszyn ciężkich, którzy oferują funkcje autonomiczne lub półautonomiczne, indywidualnie dopasowane możliwości lub monitoring zdalny i obsługę proaktywną, będą wyprzedzać konkurentów. Użytkownicy będą poszukiwać tych cech, gdyż dążą do szybszej realizacji projektów, na wyższym poziomie dokładności i przy mniejszym zużyciu zasobów. 

Bogate dane o wysokim poziomie adekwatności, pozyskiwane w terenie i w laboratorium zasilają cały proces PLM, od konceptu, poprzez projekt i rozwój, po produkcję i eksploatację. Aby wykorzystać atuty inteligentnego projektowania, producenci OEM muszą zastosować zaawansowaną technologię – inteligentne rozwiązania – do tworzenia, symulowania, testowania, uczenia i iteracji na innowacyjnych maszynach.

www.plm.automation.siemens.com

źródło: Siemens PLM