Gebruikmaken van 3D-kinematische simulaties voor geavanceerde productietechniek

09
september

Productietechniek met behulp van 3D-kinematische (echte wereld) simulaties

• Door:Brian McMorris
• abb
• Commentaar:0

De missie van Futura Automation is en was:‘Noord-Amerikaanse fabrikanten adviseren en ondersteunen over de voordelen van Industrie 4.0 door IIOT en robotoplossingen te implementeren’.  Het consultancyteam van Futura Automation heeft diverse achtergronden en ervaring.  Als team beschikken we over gediplomeerde ingenieurs, in sommige gevallen met een hogere graad, in chemische, elektrische, productie-, mechanische en regeltechniek, maar ook in natuurkunde, wiskunde en computerwetenschappen.  Velen in het team hebben ervaring op het gebied van robotica-programmering en -applicaties, samen met IT, ERP, MES, elektronische motoraandrijvingen, bewegings- en programmeerbare besturingen.  We zijn goed uitgerust om onze klanten te helpen met hun geavanceerde productieontwerpvereisten.

Klantdoelen:

Klanten van Futura Automation streven naar kwaliteits- en productiviteitsverbeteringen in hun productieactiviteiten om de bedrijfsdoelstellingen te bereiken.  Nu en in de nabije toekomst tekorten aan arbeidskrachten ontstaan, worden automatisering en robotica steeds meer gezien als dé oplossing om de kosten te verlagen en de productiviteit te verbeteren.  Maar robots kunnen niet alle menselijke arbeid rechtstreeks vervangen.  Meestal moeten de taken worden vereenvoudigd voor een robot, die de intelligentie, het beoordelingsvermogen, de innovatie en de behendigheid van een menselijke operator mist.  Futura Automation zal samenwerken met de KPI's (Key Performance Indicators) van de klant om te streven naar oplossingen die aan deze KPI's voldoen.

Oplossingen:

Het is het beste voor onze klanten als Futura Automation al vroeg in het ontwikkelingsproces kan helpen met het ontwerp van het productieproces en klanten kan helpen het proces opnieuw vorm te geven om efficiënter en effectiever te zijn.  De sleutel tot het verbeteren van productiepraktijken is simulatie in de echte wereld, zodat verschillende oplossingen op effectiviteit kunnen worden getest in een virtuele wereld.  Futura Automation kan, samen met partner OCTOPUZ-simulatiesoftware, dergelijke kinematische (real-world) simulaties leveren voor alle soorten productieapparatuur tot op het niveau van machine- en robotprogrammering.  We zullen oplossingen kunnen identificeren die de relatie tussen elk productieproces binnen het systeem behouden.  De oplossing moet de capaciteiten en knelpunten binnen het systeem nauwkeurig simuleren en dit op een “kinematisch” nauwkeurige manier, rekening houdend met de massa van de apparatuur en het product en met de beperkingen van de natuurkunde in de echte wereld.  De oplossing moet ook kunnen laten zien hoe wijzigingen die in elk productiesubsysteem worden aangebracht, de algehele productieoperatie beïnvloeden.

Implementatie

Productie-optimalisatie vereist een volledige analyse van het gehele huidige productieproces en een heroverweging van hoe het proces kan worden verbeterd door het veranderen van productieprocessen, workflow, fabrieksindeling, machines en implementatie van IIOT, automatisering en robotica.  Hieronder volgen enkele belangrijke aspecten die nodig zijn voor een robuuste oplossing:

Wat moet een Manufacturing Optimization-oplossing opleveren?

• Logistiek: Hoe komen componenten van producenten in de productiefaciliteit en hoe komen eindproducten eruit?
• Magazijn:  Hoe worden componenten in de faciliteit opgeslagen om de hanterings- en transporttijd te minimaliseren?
• Materiaalverwerking:  Hoe worden materialen vanuit de opslag naar de productieruimte getransporteerd, via een vloer- of hangtransporteur, een heftruck of een autonoom voertuig?
• Assemblage van componenten:Hoe worden componenten geassembleerd en geïnspecteerd, met een minimum aan arbeid, om te voldoen aan de ontwerpproductievereisten voor productiviteit en kwaliteit?
• Afwerking van componenten:hoe worden geassembleerde producten geverfd, gepolijst of afgewerkt, als dit niet vóór de montage gebeurt?
• Eindlijnverpakking:hoe worden afgewerkte goederen verpakt voor verzending in dozen, dozen, op pallets en met omsnoering of verpakking?
• HR: personeelsniveaus, kwalificaties, training en apparatuurtechnologieën die nodig zijn om de oplossing uit te voeren?
• Voorraad:  Geoptimaliseerde voorraadanalyse op basis van historische en realtime gegevens om de voorraad te verminderen zonder de ondersteuning voor productwijzigingen of maatwerk te verliezen
• Orderbeheer:optimaliseer de planning en volgorde van de productieoplossing om de instel- en omsteltijd te minimaliseren
• Hoe worden simulaties gevisualiseerd en gecommuniceerd naar alle belanghebbenden?
• Hoe kunnen wijzigingen in de procesworkflow worden geëvalueerd en vervolgens geïmplementeerd?
• Wat zijn de informatietechnologie (IT)-systemen die productieprocessen en elk subproces verbinden met het frontoffice (ERP)-systeem?

KPI's voor het optimaliseren van productieprocessen

Met meerdere potentiële en concurrerende doelen binnen de totale productieoperatie moet men ervoor zorgen dat elke individuele KPI of doelstelling bijdraagt aan de algehele efficiëntie van de productie. Hieronder volgen potentiële mogelijkheden voor productieverbetering die een kinematische simulatieoplossing kan bieden:

• Voorraadgebruiksanalyse
• OEE of toewijzing van middelen
• Arbeidsallocatie of productiviteitsanalyse
• Materiaalstroom en beperkingen
• Uptime van apparatuur en onderhoudsplanning
• Analyse van fabriekscapaciteit en uitbreidingsplanning
• Kwaliteitscontroledoelstellingen; d.w.z. “6 Sigma”
• Inzicht in fabrieksprestaties; d.w.z. Dashboards
• Productie-upgrades en ROI-simulaties van aanschaf van apparatuur
• Training voor het bijhouden van HR-arbeidsprestaties
• Planning en productiebalancering

Bij het werken aan operationele verbetering is het belangrijk om de afwegingen tussen het ene alternatief en het andere, of een reeks andere alternatieven, te meten. Dit kan en wordt bereikt met statische analysehulpmiddelen zoals spreadsheets. Maar dergelijke “single state”-instrumenten houden geen rekening met de dynamiek van doorgaans onderling verbonden productieprocessen, mensen, materialen, apparatuur en systemen die aanwezig zijn in de meeste productieactiviteiten.

De oplossing – kinematische simulatie

Kinematische simulatie maakt het niet alleen mogelijk om de analyse van verschillende productiescenario's en soorten apparatuur te testen op optimale prestaties voordat deze apparatuur wordt aangeschaft en geïnstalleerd. Er kan binnen enkele dagen of weken een breed scala aan scenario's worden ontwikkeld en getest, in plaats van statische engineering, evaluatie en aanschaf van apparatuur, implementatie en training die maanden of jaren kunnen duren. Hierdoor kan de gebruiker communiceren met de virtuele omgeving en 'on-the-fly' alle wijzigingen in lay-outs, processen, mensen, apparatuur, automatiseringsimplementaties, schema's, inventarisopties, sequentiepatronen en vrijwel elke verandering die u kunt bedenken, testen die een positieve impact op de operatie kan hebben, zonder het risico en de kosten van het testen van veranderingen in een live omgeving. kinematische simulatie biedt de gebruiker de flexibiliteit om veranderingen in realtime te bekijken, waardoor tijd en geld worden bespaard. Proactieve voorspelling van toekomstige gebeurtenissen geeft de gebruiker de vrijheid om met verschillende scenario's te experimenteren, waardoor proactieve en economisch voordelige besluitvorming wordt bevorderd.

OCTOPUZ is de intelligente offline robotprogrammering en #kinematic_simulatiesoftware, ideaal voor elke padgevoelige toepassing.  Naast kinematische simulatie heeft OCTOPUZ een revolutionaire benadering van robotprogrammering gekozen door de offline programmering van robots te combineren met de simulatie van het productieproces.  OCTOPUZ biedt een mainstream, veelzijdige, krachtige en effectieve oplossing voor elke robot- of productiesimulatie-uitdaging.

Simulatiemodel bouwen:

Normaal gesproken wordt een CAD-lay-out, 2D of 3D uit een willekeurig aantal CAD-ontwikkeltools, in het model geïmporteerd voor visualisatie van arbeid en workflow. Vervolgens worden processen, verbindingen/transportbanden, reispaden en andere gedefinieerde gegevens in het model ingevoerd. Modellen worden grafisch opgebouwd, zonder dat er code geschreven hoeft te worden. Dit is een belangrijk onderscheid tussen traditionele en kinematische simulatieomgevingen. Het definiëren van schema's, volgorden, processen en dergelijke wordt traditioneel handmatig gedaan.   Met de vooruitgang van de technologie en de grotere arbeidskosten van de mondiale concurrentie is het steeds belangrijker geworden om in realtime te communiceren met het ERP-systeem voor orderinvoer (vraag) om de productmix, routing en andere relevante gegevens in het productiemodel in te voeren met als doel processen te verfijnen.  Simulatie maakt 'Monte Carlo'-voorspellingen mogelijk door meerdere productieoplossingen te testen, inclusief het optellen, aftrekken of verplaatsen van apparatuur.  Met deze proactieve prognoses kan de gebruiker geprojecteerde scenario's bekijken op basis van daadwerkelijk verzamelde invoergegevens en prognoses.  De gebruiker heeft de mogelijkheid om met het simulatiemodel te communiceren terwijl het nog draait, waardoor tijd wordt bespaard en direct feedback kan worden gegeven. De gebruiker kan deze informatie vervolgens gebruiken om de mogelijke uitkomsten, voor- en nadelen van veranderingen beter te begrijpen, en uiteindelijk de meest logische, efficiënte, haalbare en economisch voordelige handelwijze te selecteren. Geïntegreerde optimalisatieanalyse en 2D- en 3D-visualisatie maken onze kinematische simulatieoplossing ideaal voor de behoeften van onze klanten op het gebied van productieoptimalisatie.

Voordelen:

Kinematische simulatie biedt, via geïntegreerde rapportage en scenarioanalyse, onmiddellijk feedback over de efficiëntiewinst op het aanvalspunt, en ook over de manier waarop de verandering zich door het hele systeem voortplant. Met Simcad kunnen gebruikers strategisch bepalen hoe de operatie zal toenemen of afnemen op basis van veranderingen in de vraag, hoe ze zullen reageren op verstoringen in het aanbod, zowel gepland als ongepland, en hoe veranderingen in de productmix de operatie als geheel zullen beïnvloeden. Bovendien biedt kinematische simulatie voordelen voor de gebruiker in de vorm van het mogelijk maken van een groot aantal wijzigingen aan het systeem in een virtuele omgeving waar de gebruiker niet de uitgebreide kosten hoeft te maken die gepaard gaan met vallen en opstaan ​​of het langdurige tijdrovende proces van het gebruik van bijvoorbeeld Excel-bladen. Een kinematische simulatie biedt de gebruiker de mogelijkheid om optimale planningen te controleren en in te stellen, live updates te ontvangen voor meer controle over de productiviteit, en 'wat-als'-scenario's uit te spelen om middelen, apparatuur, planningen en productie te optimaliseren. Met kinematische simulatie kan de gebruiker tijdens de hele productie relaties onderhouden, om beter te begrijpen hoe verschillende veranderingen het hele systeem beïnvloeden. Ook kan de gebruiker mogelijke verschillen in efficiëntie analyseren op basis van automatisering versus handarbeid. Het beste traject voor productie kan worden vastgesteld om de productiviteit te verhogen en de tijd die geen toegevoegde waarde heeft te verminderen. Via Futura Automation en de kinematische simulatieomgeving van OCTOPUZ kan dit alles en meer worden gedaan onder begeleiding van Futura Automation.

Conclusies

Kinematische simulatie is een levensvatbaar en nauwkeurig hulpmiddel dat wordt gebruikt bij het begrijpen van de huidige productiebeperkingen, het identificeren van effecten van machines en procesveranderingen, culminerend in het visualiseren en communiceren van de impact van de overgang van de huidige naar de toekomstige productieomgeving.

Voordelen en voordelen van een kinematische simulatieomgeving

• Futura Automation biedt een team van zeer ervaren en gekwalificeerde technische professionals die zullen helpen bij het ontwikkelen van de details van een productieprocessimulatie
• Futura Automation biedt een scala aan hulpmiddelen om de financiële en operationele besluitvorming te ondersteunen
• Futura Automation kan IoT- en geïntegreerde MES-systemen implementeren via Tulip Interfaces als aanvulling op een geautomatiseerde productieomgeving
• OCTOPUZ bevat een CAD-bibliotheek met meer dan 2 miljoen componenten van robot-, machine- en gereedschapsmodellen die snel kunnen worden geïmporteerd met kinematica ingeschakeld voor processimulatie
• OCTOPUZ biedt
  • Realtime connectiviteit met externe gegevensbronnen om nauwkeurige berekeningen te garanderen
  • Interactieve ‘on-the-fly’ wijzigingen in productieapparatuur en systeemstroom
  • Robotprogrammering in de oorspronkelijke taal van de fabrikant (de meeste grote merken) en kan vervolgens worden gedownload naar echte robots
  • Live updates op internet voor virtuele technische beoordelingsvergaderingen
  • Dynamische lean-analyse voor productieprognoses

Kinematische simulatie voor productiemodellering is de toekomst.  Futura Automation is uw getrainde en zeer capabele engineeringpartner die u de weg naar deze toekomst wijst en helpt met alle aspecten van de productieomgeving, inclusief de kosten- en financiële rendementsaspecten van het proces.