Quando se apressa a contrução de uma máquina sem testes extensivos, se arrisca deixar falhas fundamentais no design passarem despercebidas até o comissionamento. Nesse ponto, quaisquer mudanças a máquina já finalizadas são extremamente caras e demoradas. É por isso que um crescente número de fabricantes de máquinas estão usando modelos simulados - digital twins - para testar e implementar novos desings de máquinas de forma rápida e eficiente.

Usando headsets VR ou AR, desenvolvedores de máquinas podem interagir diretamente com seus modelos, sem distrações.

Durante o design de máquina, uma das principais preocupações do OEM é a construir e a colocar no mercado o mais rápido possível. Atrasos, complicações e protótipos falhos podem rapidamente ameaçar a viabilidade financeira de um projeto. Abordagens convencionais para o desenvolvimento de máquina e implantação não são mais o suficiente para as tarefas. É ai que entram os digital twins.

Um digital twin acompanha a máquina por todo seu ciclo de vida - do planejamento conceitual ao atendimento pós-vendas. Sendo paralelo a máquina real, ele se desenvolveu, adaptou, melhorou e testou. Quaisquer defeitos de design ou mudanças necessárias são vistas na simulação antes dos gastos com a construção de um protótipo físico.

Simulando processos de produção

Além da simulação do hardware e software da máquina, o digital twin também pode prover uma representação realista em tempo real dos processos de produção. Simulando o movimento de produtos em uma esteira rolante, por exemplo, ajuda a identificar potenciais colisões cedo. "A ferramenta de simulação precisa visualizar processos em alta velocidade juntamente com o controlador real," nota Kurt Zehetleitner, Líder de time P&D para simulação e digital twin na B&R. "Então, além de ser muito potente, ele também deve oferecer recursos em tempo real."

Essas são duas características que o IndustrialPhysics satisfaz perfeitamente. Com mecanismo integrado de física em tempo real, o software simula comportamento de máquina dinâmico em 3D. Todas as forças dinâmicas que impactam o fluxo de materiais podem ser testadas usando o digital twin. O fabricante de máquna tem feedback instantâneo sobre qual comportamento é afetado por diferentes combinações de componentes de máquinas. Tempo ócio pode ser facilmente identificado e eliminado.

Importando dados CAD

industrialPhysics gera digital twins usando os dados de CAD da máquina. O desenvolvedor somente importa os dados em formato STEP, e então pode criar facilmente um digital twin. O digital twin pode ser usado para testar como diferentes arranjos cinemáticos, configurações de componente e mudanças de código irão afetar a máquina.

A B&R integrou industrialPhysics ao Automation Studio, seu ambiente de engenharia. "O link direto entre a ferramenta de simulação e o Automation Studio significa que desenvolvedores são capazes de executar o modelo virtual da máquina diretamente no PC - em uma configuração hardware-in-the-loop ou software-in-the-loop - e conectar com o controlador," diz Zehetleitner.

O software de simulação 3D industrialPhysics usa dados de CAD para criar um digital twin. O desenvolvedor simplesmente importa esses dados em formato STEP, a partir dai eles podem criar um digital twin com rapidez e facilidade.

Realidade virtual

Para que desenvolvedores possam interagir diretamente com a máquina simulada sem distrações externas, o modelo precisa estar disponível em três dimensões. industrialPhysics oferece a opção de visualizar o digital twin em uma realidade virtual ou headset de realidade aumentada. O desenvolvedor pode experienciar suas máquinas planejadas em um ambiente tri-dimensional - e com movimentos simulados até em quatro dimensoes. "Com um headset VR, o fabricante pode avaliar processos de produção com a simulação rodando. Também é possível conectar com um controlador real ou testar

Diferente de um headset VR, um headset AR sobrepõe o digital twin sobre o ambiente real da máquina. Isso torna possível testar diversos cenários quando planejando e desenvolvendo máquinas com objetos móveis. Informação pode ser obtida do controlador em tempo real e visualizada ao longo da simulação. Os sistemas VR e AR podem ser facilmente integrados no software em questão de minutos. Modelos de simulação industrialPhysics são exibidos diretamente no headset VR ou AR ao invés da tela do PC.

Comissionamento virtual

Depois que o hardware e software de uma máquina é desenvolvido e os processos de produção foram testados, é hora de fazer o comissionamento virtual. Graças ao digital twin, os processos de comissionamento podem ser repetidos continuamente até que tudo esteja funcionando de maneira ideal. Somente quando tudo funcionar perfeitamente no comissionamente virtual é a hora de construir o protótipo físico. "Comissionamento virtual é drasticamente mais barato comparado ao protótipo físico. Então use o digital twin para eliminar o maior número de erros e simule quantas iterações forem necessárias antes de construir e comissionar a máquina real," explica Zehetleitner. Isso gera um impacto positivo no retorno de investimento.

O digital twin é desenvolvido, adaptado, melhorado e testado junto a máquina real. Ele ajuda a evidênciar erros, inconsistências ou mudanças necessárias cedo.

Duplicata digital no painél de controle

Porém, os benefícios de um digital twin não acabam com o comissionamento. As fábricas conectadas do IoT Industrial geram e processam volumes enormes de dados operacionais. Um digital twin pode utilizar todos esses dados. "Com os dados em tempo real da máquina, o digital twin funciona como uma cópia virtual da máquina no painel de controle," explica Zehetleitner. Se o corportamento da máquina real se diferencia do digital twin - por exemplo, por peças desgastadas - a diferença é detectada automaticamente. Os dados coletados podem ser usados para manutenção preditiva, reporte de erros e manutenção remota de sistemas.

Um digital twin também ajuda no processo de atualização e expansão da máquina. Conhecimento adquirido durante a operação pode ser inserido novamente no processo de desenvolvimento. O fabricante de máquina é capaz de usar o modelo de simulação para testar modificaçãoes planejadas. Isso minimiza o tempo que a máquina precisa estar parada para implementar as mudanças.

"O industrialPhysics é baseado em um mecanismo físico de alta precisão e capacidade real-time." Kurt Zehetleitner, Líder de time de P&D - Simulação e Digital Twin, B&R

Autor: Carola Schwankner, Editora de Comunicações Corporativas, B&R

Digital twin como um serviço

Para apoiar consumidores que queiram criar um digital twin, a B&R oferece um pacote de serviço especial. Desenvolvedores da B&R constroem um modelo complexo da máquina usando os dados CAD já existentes - uma maneira rápida e barata de garantir um funcionamento sem problemas para projetos de desenvolvimentos. No Automation Studio, o ambiente de engenharia da B&R, o digital twin é usado para verificação inicial e teste de integração. Todo o desenvolvimento do projeto se torna instantaneamente mais previsível e fácil de gerenciar. O digital twin tembém está imediatamente disponível para ser usado para comunicação com os times de desenvolvimento individuais.

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