De virtuele fabriek verkennen:hoe virtuele inbedrijfstelling systeemintegratie helpt

Elke fabriek heeft zijn unieke levenscyclus, waarbij zowel apparatuur als medewerkers in de loop van de tijd evolueren. Industrie 4.0 heeft deze evolutie versneld, met nieuwe technologieën die hebben geleid tot verhoogde productiviteit, verbeterde efficiëntie en lagere kosten. Hier, Nick Boughton digitale lead bij systeemintegrator Boulting Technology , legt het concept van virtuele inbedrijfstelling uit en de voordelen ervan bij het installeren van nieuwe fabrieksapparatuur.

De simulatie van besturingssystemen gaat terug tot de jaren 70, toen lampen en schakelaars werden gebruikt om plantsignalen te simuleren. Het nadeel van dit proces was dat de simulatie alleen voor het testen moest worden aangesloten op de in- en uitgangen van het systeem en er was geen logica rond de lampen en schakelaars.

Halverwege de late jaren tachtig werden op software gebaseerde simulaties geïntroduceerd, hetzij als een programmeerbare logische controller (PLC) of als een afzonderlijke pc waarop de simulatie werd uitgevoerd. Hoewel dit proces veel beter was dan de eenvoudige lampen en schakelaars van de jaren zeventig, omdat het mogelijk was om Human Machine Interface (HMI) of Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-schermen te gebruiken om de tests te visualiseren, was het nog steeds niet perfect.

Deze simulaties waren afhankelijk van de integriteit van het gebruikte model, dat afzonderlijk van de PLC-code zou moeten worden geconfigureerd, wat extra werk betekent en zowel tijd als geld kost. In de afgelopen jaren hebben Industrial Internet of Things (IIoT)-technologieën softwaresimulaties een stap verder gebracht en veel van deze problemen aangepakt met de introductie van virtuele inbedrijfstelling.

Het systeem visualiseren

Virtuele inbedrijfstelling is het creëren van een digitale replica van een fysieke productieomgeving. Het proces omvat het gebruik van simulatietechnologie om nieuwe apparatuur te testen en wijzigingen aan te brengen in bestaande systemen in een virtuele 3D-omgeving voordat ze in de fysieke fabriek worden aangebracht.

Nadat de simulatie is geprogrammeerd, kan elk aspect van het systeem worden getest in een virtuele wereld om ervoor te zorgen dat, wanneer het fysiek is geïnstalleerd, alle andere systemen in de fabriek er correct mee integreren. Als er verdere wijzigingen nodig zijn, kunnen deze worden gemaakt en getest in de simulatie.

In tegenstelling tot de simulaties van de jaren 70 en 80, maakt virtuele inbedrijfstelling gebruik van een model dat is ontwikkeld als onderdeel van het ontwerp van het systeem en dat geen poging is om de fabriek te simuleren, maar eerder gebruik maakt van een digitale replica.

Met het digital twin-concept kunnen we nu de dynamiek van de hele fabriek in gebruik nemen, in plaats van slechts een enkel apparaat. Procesproblemen kunnen worden gezien, gediagnosticeerd, verholpen en onmiddellijk worden geïntegreerd met de bijbehorende elementen van het besturingssysteem.

Fysieke voordelen

Het testen van apparatuur en systemen in een gesimuleerde omgeving brengt een aantal voordelen met zich mee. Veel geautomatiseerde systemen worden bestuurd door Programmable Logic Controllers (PLC) waarmee fabrieksmanagers belangrijke processen kunnen wijzigen. Wanneer deze veranderingen plaatsvinden, moeten technici de productie stopzetten en systemen afsluiten.

Door digitaal te testen, kunnen fabrieksmanagers, voordat ze fysieke wijzigingen aanbrengen, eventuele fouten identificeren en corrigeren die kunnen optreden bij de integratie van de PLC met de grotere fabriek. Dit minimaliseert potentiële risico's zoals productiestilstand, verkort de integratietijd en bespaart geld dat mogelijk is besteed aan het corrigeren van fouten.

Een automatiseringszware installatie is de ideale kandidaat voor virtuele inbedrijfstelling. In tegenstelling tot een letterlijke evolutie, waarin een biologische populatie op een verrassende manier zou kunnen reageren op onvoorziene stimuli, kunnen we de resultaten elke keer nauwkeurig voorspellen. Het enige onvoorspelbare element is het menselijke, daarom loont het om een ​​expert in te schakelen om u te helpen bij zowel de ontwerp- als de uitvoeringsfase.

Door virtuele inbedrijfstelling in het ontwerpproces van een fabriek te implementeren, kunnen vrijwel onmiddellijke voordelen worden geactiveerd. Het vermogen om onvoorziene uitdagingen te ontdekken en deze te verminderen voordat ze gevolgen hebben voor de fabriek, maakt virtuele inbedrijfstelling een belangrijk hulpmiddel voor fabrikanten. Bij Boulting Technology verwachten we dat meer fabrieksmanagers het concept in de nabije toekomst zullen adopteren, waardoor de unieke evolutie van elke fabriek een soepeler en winstgevender proces wordt.

De auteur is Nick Boughton digital lead bij systeemintegrator Boulting Technology.