Het industriële internet der dingen ontsluiten met PLM-software

Met de nieuwste PLM-tools kunnen fabrikanten een voorsprong nemen bij het implementeren van de geavanceerde oplossingen voor gezamenlijk ontwerp en visualisatie van digitale productie.

Digitale productieoplossingen met PLM-tools (product lifecycle management) bieden fabrikanten een groot potentieel om uiteindelijk de belofte van het Industrial Internet of Things (IIoT) volledig waar te maken. In de afgelopen jaren hebben nieuwe virtuele samenwerkingstools in PLM-oplossingen die zeer realistische visualisaties bevatten, waaronder augmented reality (AR), de lat hoger gelegd naar een grotere realisatie van IIoT's belofte voor productie.

Met het nieuwste PLM-aanbod kunnen fabrikanten gebruikmaken van de beste CAD/CAM/CAE- en PLM-tools voor productgegevensbeheer (PDM) die steeds vaker nieuwere ontwerptechnieken toepassen, zoals generatieve engineering, AR-visualisaties en andere simulaties die nauw met elkaar zijn verbonden in een productlevenscyclus keten die meer mogelijk wordt gemaakt door de sterk verbonden, op sensoren gebaseerde geavanceerde automatiseringsapparatuur van vandaag. Meer on-premises en cloudgebaseerde PLM-oplossingen kunnen nu een digitale tweeling creëren die helpt om de virtuele wereld nauwkeurig te verbinden met de fysieke bedrijfsmiddelen van fabrikanten op de fabrieksvloer.

Bovendien vereist het toenemende niveau van software en elektronica in producten die gericht zijn op verbonden productie, ontwikkelaars nieuwe manieren te bedenken om firmware- en elektronica-inhoud te creëren en te beheren.

Digitale transformatie

Simulatie speelt een sleutelrol bij het transformeren van digitale productie, en de meeste grote PLM-ontwikkelaars zijn overgestapt op het volledig opnemen van geavanceerde visualisatietools in hun PLM-toolboxen.

“We beginnen meer te streven naar transformationele oplossingen die onze klanten meerwaarde bieden. Natuurlijk hebben we een grote investering in tools en simulatieproducten”, zegt Jim
Rusk, chief technical officer voor Plano, Texas-based Siemens PLM Software, ontwikkelaar van het Teamcenter PLM en de verschillende gerelateerde CAD/CAM/CAE producten. "We merken dat klanten op zoek zijn naar waardevolle uitspraken over generatieve engineering, integratie van elektronica in de oplossingen en hoe ze productprestatiegegevens van het Internet of Things [IoT] binnenhalen, waarbij ze echt gebruikmaken van de cloud en samenwerking om de informatiestroom.”

Siemens heeft de afgelopen jaren verschillende grootschalige simulatie-acquisities gedaan, evenals een aankoop van 4,5 miljard dollar in november 2016 van Mentor Graphics, ontwikkelaar van software voor elektronische ontwerpautomatisering (EDA).

"We kunnen die dingen niet doen zonder de belangrijkste onderliggende tools die we produceren", zei Rusk over de gerelateerde CAD/CAM/CAE-stukken van het bedrijf. “PLM speelt hierin een centrale rol, en elektronische ontwerpautomatisering is een ander belangrijk onderdeel, met onze Mentor-acquisitie. We hebben veel vooruitgang geboekt in de manier waarop we dat invoeren. Onze klanten bouwen producten die niet alleen een enorme hoeveelheid mechanische inhoud hebben, maar ook elektrisch en software, dus we moeten echt veel meer oplossingsgerichte mogelijkheden brengen, zoals zoals generatieve engineering, geïntegreerde elektronica en autonome [voertuigen]. Dit zijn allemaal echt cruciale elementen van oplossingen die we naar voren brengen.”

Wat deze digitale transformatie ook drijft, is dat fabrikanten een frissere kijk op operaties hebben, met de bereidheid om hun basisbedrijfspraktijken te veranderen. “Alle bedrijven waarmee we te maken hebben, op geen enkele na, in de zware productie, hightech en life sciences, hebben initiatieven voor digitale transformatie waarbij ze echt proberen de manier waarop ze werken fundamenteel te veranderen en de manier waarop ze leveren opnieuw te bekijken. waarde voor hun klanten”, zegt Marc Lind, senior vice president, Aras Corp., Andover, Mass., ontwikkelaar van Aras Innovator PLM-software.

“Iedereen heeft een mate van urgentie die ingrijpende veranderingen in het bedrijf en in de operaties afdwingt. Het is dus niet alleen de technologie die erbij betrokken is, maar ook de manier waarop u zaken doet”, merkte Lind op. "In de context van de zakelijke trendachtergrond betekent dat per definitie dat de digitale processen van morgen vandaag niet bestaan", aldus Lind. "Er is geen kant-en-klare software die u kunt kopen om te voldoen aan processen en vereisten die niet bestaan ​​en in opkomst zijn."

Afhankelijk van het bedrijf neemt deze transformatie verschillende vormen en structuren aan, voegde Lind eraan toe. "We werken nauw met hen samen om de processen te heroverwegen tot wat ze al weten, wat ze proberen te bereiken, [en hoe ze kunnen ontwikkelen] een manier om daar veel sneller te komen dan met een vijfjarig project .”

Volgens Garth Coleman, vice-president van Enovia marketing voor Dassault, stimuleert digitale technologie, die virtuele ervaringen mogelijk maakt, een renaissance van de industrie die alle sectoren van de samenleving opschudt met nieuwe manieren - zowel echte als virtuele - om uit te vinden, te leren, te produceren en te handelen. Systèmes, Waltham, Mass., en Vélizy-Villacoublay, Frankrijk.

"In fablabs over de hele wereld kan iedereen in slechts een paar uur een slim, verbonden object maken", zei hij. “Startups ontwrichten hele industrieën en fysieke pijlers vinden zichzelf opnieuw uit met nieuwe, servicegedreven bedrijfsmodellen. OEM's bouwen diepe digitale verbindingen met hun leveranciers en transformeren supply chains in waardenetwerken. Wat er gebeurt, is veel groter dan concepten als 'digitale transformatie' kunnen verklaren."

Virtuele werelden - complete digitale ecosystemen waarmee gebruikers de echte wereld kunnen uitbreiden en verbeteren - stellen innovators in staat om voor het eerst tegelijkertijd volledig nieuwe omgevingen te bedenken, in kaart te brengen, te modelleren en te engineeren, aldus Coleman.

"En digitale ervaringsplatforms vormen de infrastructuur van deze virtuele werelden, waardoor de afstand tussen plaatsen, mensen, ideeën en oplossingen wordt verkleind tot nul, terwijl nieuwe manieren van denken, leren, handelen en interactie mogelijk worden gemaakt", zei hij. “IDC voorspelt dat in 2020 ten minste 55 procent van de organisaties digitaal bepaald zal zijn, waardoor markten zullen worden getransformeerd en de toekomst opnieuw zal worden vormgegeven door middel van nieuwe bedrijfsmodellen en digitaal ondersteunde producten en diensten.

"Het bieden van diepgaande geïndividualiseerde ervaringen vereist een naadloze synergie van technologieën", vervolgde hij. In deze synergie "vloeien echte en virtuele samen op virtuele ervaringsplatforms om de samenwerking uit te breiden tot complete ecosystemen van bijdragers, zowel binnen een onderneming als virtuele netwerken van leveranciers, partners, klanten en prospects. Dit is zeker niet de PLM van je vader!”

De weg wijzen

Visualisatietools, met name een breder gebruik van zowel AR- als CAE-toepassingen, helpen fabrikanten de ontwerp- en engineeringprocessen van PLM te transformeren om zich aan te passen aan het nieuwe tijdperk van Industrie 4.0 en het IIoT. Evenzo helpt generatieve engineering de ontwerpen van klanten te versnellen en optimalisatiemogelijkheden aan de mix toe te voegen voor betere algemene resultaten.

In januari 2019 bracht Siemens de nieuwste update uit van zijn Simcenter 3D-serie simulatietoepassingen voor CAE-toepassingen, waaronder tools voor computational fluid dynamics (CFD) en eindige elementenanalyse (FEA). Vorig jaar kocht het bedrijf Comsa Computer und Software GmbH, een in München gevestigde ontwikkelaar van software voor het ontwerp van elektrische systemen en de engineering van kabelbomen. Comsa's LDorado-suite van ontwerp- en engineeringtools voor autoharnassen zal worden toegevoegd aan het Mentor-applicatieportfolio van Siemens.

"We zien meer interesse in het brengen van meer front-end, vroege conceptengineering - echt systeemengineering", zegt Rusk van Siemens, erop wijzend dat klanten op zoek zijn naar eerdere productvereisten, parameters en simulatiemodellen. In de autowereld, met name autonome voertuigen, "komt hier een enorme hoeveelheid systeemtechniek en elektriciteit bij kijken", zei Rusk. "We willen onze klanten die systemen naadloos laten integreren."

De simulaties strekken zich uit tot toepassingen voor additieve fabricage, die deel uitmaken van Simcenter 3D, en helpen de productiecyclus te sluiten, informatie rond digitale tweelingen en terug naar de fabriek te sturen, voegde hij eraan toe.

Er is een nieuw niveau van nadruk op systeemtechniek, zei Aras 'Lind, en met name op modelgebaseerde engineering, aangezien fabrikanten worstelen met software-enabled ontwerpen, elektronica en sensoren. "Met elektrificatie en autonoom rijden is de auto-industrie in rep en roer, en ook de luchtvaart", zei Lind. "Het is echt over de hele linie."

Nieuwe technologie in het nieuwste PLM-platform van Aras is de mogelijkheid om met variantie en opties om te gaan, zei Lind, waardoor grote aanpassingen van opties in autoproducten mogelijk zijn, zowel mechanisch als in software-enabled functies zoals elektronische regeleenheden (ECU's) en andere softwarespecifieke artikelen. "Het niveau van variatie schiet echt omhoog", zei hij. "Je moet weten welke software je op de chip moet flashen [in firmware], dus het softwareniveau is [aangepast] op VIN-niveau."

Op het gebied van simulatie heeft Aras ook de broodnodige toegevoegde functionaliteit opgepikt met de aankoop in september 2018 van Comet Solutions Inc., een in Albuquerque, N.M. gevestigde ontwikkelaar van tools voor simulatieproces en gegevensbeheer (SPDM) om simulatiegebruikers met de onderneming te verbinden. De SimApps van het bedrijf, die nu worden aangeboden als onderdeel van het PLM-abonnement van Aras, zijn leveranciersonafhankelijke applicaties die samenwerken met de open benadering van Aras om gebruikers te verbinden met een reeks CAD-, FEA-, meshing-, 0D/1D-simulatietools en andere toepassingen voor productconfiguratie gedurende de levenscyclus en interdisciplinair ontwerp.

"Met alle dingen waar we het over hebben - MBE en MBSE, digitale tweeling, fabrieksdefinitie - als je eenmaal een digitale configuratie of een model hebt, wil je het in echte omstandigheden simuleren," zei Lind. . “Je wilt weten of dit ding gaat presteren, wat de verwachte gemiddelde tijd is voordat het defect raakt [MTBF] en hoe ik anticipeer op storingen in de fabriek of met vliegtuigen in het veld? Dat wil je kunnen simuleren.”

Het simuleren van processen met Comet's SimApps geeft Aras-klanten een nieuwe tool om enorme hoeveelheden simulatiegegevens te beheren, merkte Lind op. "Het idee van simulatie is ook zeer gespecialiseerd," zei hij. “Net als bij het ontwerp zijn deze feitelijke simulatiemogelijkheden geïsoleerde, specifieke soorten analyses zoals FEA en CFD die turbulentie of ESD [elektrostatische ontlading] laten zien. Het is zo gespecialiseerd en dat is wat onze grootste klanten willen, omdat deze simulaties overal verschijnen en er geen goede manier is geweest om de gegevens te beheren die daaruit worden gegenereerd."

De processen van fabrikanten omvatten doorgaans grote reeksen incrementele simulaties, zei hij. “Het is geen enkele run. Wijzig een parameter, verhoog deze en voer de simulatie opnieuw uit. Als je dat keer op keer doet, krijg je een heleboel gegevensinvoer”, zei Lind over processen waarbij vijf tot zeven verschillende oplosseromgevingen betrokken kunnen zijn. Een open benadering is ook een voordeel, zei hij.

“Grote aanbieders van simulaties organiseren zich meestal rond hun eigen toolsets. Er is niemand die zegt:laten we het openlijk benaderen. We maken er een gelijk speelveld van. We managen de markt op een consistente manier, en u bent in staat om de disciplines stroomafwaarts te procedures. Digitale tweelingsimulatie komt eraan. Niet veel mensen doen het nu."

Dassault heeft ook recentelijk een stap gezet op het gebied van simulatie met een in januari 2019 aangekondigd partnerschap om de Autonomous Vehicle Simulation Suite van Cognata Ltd., een in Rehovot, Israël gevestigde ontwikkelaar, te integreren in het 3DExperience PLM-platform van Dassault Systèmes. Dassault zei dat het partnerschap een unieke oplossing zal bieden voor fabrikanten van autonome voertuigen om autonoom rijden te definiëren, testen en ervaren gedurende de ontwikkelingscyclus binnen het 3DExperience-platform. Dit belooft de toevoeging van volledig geïntegreerde ontwikkelingsprocessen voor autonome voertuigen te versnellen voor nauwkeurigere, veiligere autonome voertuigen op de weg.

"De samenwerking met Dassault Systèmes zal de ontwikkeling van autonome voertuigen versnellen door simulatie een integraal, naadloos onderdeel van het engineeringproces te maken", zegt Danny Atsmon, CEO en oprichter van Cognata, in een verklaring. "Hoe eerder simulatie wordt gebruikt, hoe gemakkelijker het is voor ingenieurs om elk onderdeel van het autonome voertuig aan te passen en te testen in een virtuele omgeving, om te zien hoe het werkt als het eenmaal in het voertuig is ingebouwd en geconfronteerd wordt met onverwachte randgevallen."

Veel bedrijven gebruiken computersimulatie om nieuwe concepten in virtuele omgevingen te testen, sneller te werken en optimale resultaten te garanderen voordat ze producten in de echte wereld lanceren, voegt Dassaults Coleman toe.

"Simulatie versnelt de planning, verlaagt de kosten en helpt bij het nemen van beslissingen met grotere nauwkeurigheid", zei hij. “Hierdoor kunnen onderzoekers een ontwerp testen, verifiëren en snel optimaliseren voor maakbaarheid om materialen te verminderen; voor veiligheid in de productie om werknemers te beschermen; voor langdurig onderhoud om de levensduur van het product te verlengen; en voor de impact op het milieu, inclusief factoren zoals het minimaliseren van de totale hoeveelheid verbruikt materiaal, het vinden van alternatieven voor gevaarlijke materialen en ontwerpen om recycling te vereenvoudigen.”

AR-geactiveerde visualisaties

Een andere belangrijke technologie in simulaties is een bredere inzet van AR-enabled PLM-applicaties, zoals de Vuforia-reeks van CAD/CAM/CAE/PLM-ontwikkelaar PTC, Needham, Massachusetts. "PLM blijft evolueren om de digitale transformaties van fabrikanten tot stand te brengen", zei Francois Lamy, vice-president van PLM-oplossingenbeheer voor PTC. "In feite, zonder een solide PLM-systeem om 'uw digitale huis op orde te brengen', kan het moeilijk zijn om slimme, verbonden mogelijkheden te integreren of beter inzicht en analyses te krijgen."

Om de manier waarop productontwerpen worden gedeeld te verbeteren, heeft PTC ThingWorx- en Vuforia-applicaties in zijn software ontwikkeld nadat het de technologieën een paar jaar geleden had verworven.

"We brengen voortdurend verbeteringen aan in ons PLM-portfolio om van PTC de PLM-leverancier te maken die de digitale transformaties van onze klanten een kickstart zal geven", aldus Lamy. “We maken gebruik van Vuforia, de augmented reality-technologie van PTC, om multi-CAD-gegevens te publiceren. Met AR is de noodzaak voor het bouwen van dure prototypes vrijwel geëlimineerd. En het risico van het delen van waardevolle bedrijfs-IP's met externe belanghebbenden, zoals de toeleveringsketen, verdwijnt wanneer u een AR-ervaring van een productontwerp deelt in plaats van de eigenlijke CAD-gegevens zelf."

PTC's ThingWorx Navigate kant-en-klare, op rollen en taken gebaseerde applicaties maken het voor "lichtgewicht" gebruikers die normaal gesproken niet met PLM werken gemakkelijker om de productgegevens te krijgen die ze nodig hebben, voegde Lamy eraan toe. “Klanten zijn gefocust op het bouwen van een consistente en moderne digitale ruggengraat van processen, gegevens en systemen, met behulp van state-of-the-art technologieën [slimme verbonden producten, slim verbonden machines, kunstmatige intelligentie, augmented reality] voor interdisciplinaire samenwerking door middel van apps voor engineering, productie, operaties, service en toeleveringsketen”, aldus Lamy.

Afgelopen zomer kondigde PTC en simulatieontwikkelaar Ansys Inc., Canonsburg, Pa., aan dat de bedrijven samenwerken om de realtime simulatie van Ansys naar klanten te brengen via de Creo CAD-software van PTC. "Deze nieuwe oplossing, Creo Simulation Live, geeft ingenieurs een snelle, gebruiksvriendelijke simulatie die volledig is geïntegreerd in de CAD-modelleringsomgeving", aldus Lamy. “Het elimineert het heen en weer tussen ontwerp en simulatie. Wanneer er wijzigingen in modellen worden aangebracht, krijgen ingenieurs realtime feedback over hun ontwerpbeslissingen, waardoor ze sneller kunnen itereren en met meer vertrouwen kunnen ontwerpen."

Overal en altijd toegang

Verhoogde toegankelijkheid van productiegegevens via de cloud is snel de norm geworden in plaats van de uitzondering, gedreven door de inherente kostenvoordelen van cloudgebaseerde PLM-systemen ten opzichte van systemen die alleen beschikbaar zijn als on-premise versies. Het cloudaanbod van Autodesk is Fusion Lifecycle PLM, dat gebruikers een zeer collaboratieve omgeving biedt voor het delen van productiegegevens.

"Een van de onderliggende trends die we in de productie zien, is de convergentie van ontwerp en maken, zelfs voor klanten die [producten] niet zelf maken", zegt Charlie Candy, senior manager, global GTM [Go to Market] bedrijfsstrategie voor design bij Autodesk Inc., San Rafael, Californië “De zichtlijn op het productieproces helpt klanten om innovatie te vergroten door meer te experimenteren, en grotere risico's te nemen in het ontwerp door snel te wisselen tussen digitaal en fysiek. Tegelijkertijd zijn ze in staat om de kosten beter onder controle te houden en de reikwijdte te verbeteren door productprestaties en het productieproces te simuleren. Autodesk heeft meer dan $ 1 miljard geïnvesteerd in productietechnologieën om design te verbinden om onze klanten te maken en te helpen voorop te blijven lopen.”

De impact van deze trend op PLM is dat bedrijven eerder in het proces met meer mensen in contact moeten komen, over meer disciplines heen, aldus Candy. “Om te kunnen concurreren en te differentiëren, willen fabrikanten de manier waarop ze werken evolueren, evenals de ondersteunende tools en processen. Dit vereist een digitale strategie.”

Hij merkte op dat de PLM-aanpak van Autodesk zich richt op vijf pijlers die de basis vormen van de digitale strategie van een klant:massaaanpassing; samenwerking; klantenervaring; flexibele productie; en verbonden diensten. "Van deze vijf pijlers wordt samenwerking door klanten consequent als de hoogste prioriteit gerangschikt", aldus Candy. "Het succes van een project of product bepalen door de juiste mensen in het juiste stadium te betrekken bij het nemen van cruciale beslissingen."