De digitale draad ontrafelen: Siemens PLM's blauwdruk voor slimme productie

Siemens PLM heeft een strategie om productie te heruitvinden door digitale informatie te draaien van concept, door ontwerp tot prestatiemonitoring in het veld. Het is makkelijk verward te raken over wat dit allemaal betekent, maar enkele concrete voorbeelden en definities helpen het allemaal uitleggen.

INDIANAPOLIS — Er is veel gesprek over digitalisering in productie. Siemens PLM is niet alleen in het bespreken van digitale tweelingen en draden, cloud computing, big data, Industrial Internet of Things, en agile productie.

Men kan vergeven worden als het een beetje nevelachtig lijkt — de schiere omvang van de taak betekent dat het moeilijk is om een greep erop te krijgen.

Elk bedrijf biedt zijn eigen visie. Grenzen verschuiven upstream en downstream als PLM-bedrijven kopen of nieuwe capaciteiten bouwen. Het doel lijkt te zijn om, zoveel mogelijk, one-stop-shopping aan te bieden aan elke potentiële klant. Siemens PLM neemt zeker die benadering, zowel op grote als kleine schaal. Beiden waren te zien op de 2017 Siemens PLM Connections conferentie, gehouden in Indianapolis in mei 2017.

In het bijzonder maakte één discussie en demonstratie al het gezoeter, nou ja, minder gezoeter en meer echt.

Grote Plaatje, Digitale Draden en Tweelingen

"Er zijn een aantal enabling technologies die de manier veranderen waarop je denkt over de digitale tweeling," zei Siemens PLM CEO Tony Hemmelgarn, sprekend in een keynote-speech op de conferentie. Het digitale tweeling-concept is een computerweergave van elk fysiek activum die constant wordt bijgewerkt met data uit een verscheidenheid aan bronnen. Zijn doel is gericht op onderhoud, reparaties, updates, toekomstige ontwerpen.

Terwijl het concept misschien begon met een product (een vliegtuimmotor in feite), benadrukte Hemmelgarn dat digitale tweelingen ook zowel productieprocessen als prestatiemodellen kunnen weerspiegelen - van bijna alles.

Hij plaatste de sleutel-enabling-technologieën in drie categorieën, wat veel zin had voor me en me hielp begrijpen hoe al dit kon werken. De essentie van zijn boodschap was simpel, tools voor Ideation, Realization, en Utilization.

Ideation. Dit zijn bestaande en opkomende tools om producten "tot leven te wekken," in Hemmelgarn's woorden, door de R&D- en ontwerpfase. Deze omvatten generatieve ontwerptechnologie, een buzz-phrase die zowel CAE-simulatie- als optimalisatietechnieken omvat die computers een deel van het ontwerkwerk laten doen. Optimalisatie omvat topologie- en vormoptimalisatie alsook multidomein-optimalisatie, of MDO. MDO zal kritisch zijn in dat elk product vandaag en in de toekomst zowel slim is, wat veel software betekent, en samengesteld is uit mechanische, elektrische, en mechatronische systemen. De recente aankoop van Mentor Graphics, het elektrische ontwerpbedrijf, toont aan dat Siemens nadenkt over deze convergentie van uiteenlopende disciplines.

Realization. Dit is de bundel tools die gebruikt worden om het product daadwerkelijk te maken. Een opwindende en opkomende tool is additieve productie, maar er is ook veel gaande in geavanceerde robotica en zelfs machine learning. Machine learning-technieken kunnen fabrikanten helpen plannen en besluitvorming te optimaliseren, zoals supply chain management en zelfs elektriciteitsgebruik, volgens het bedrijf. Additieve productie combineren met robotica is de sleutel tot grotere onderdelen, en er is geen tekort aan goede ideeën in dit gebied ook.

Utilization. Dit is waar de echte waarde van big data analytics, cloud-technologie, en kennisautomatisering convergeren. Data verzamelen via de cloud en dan automatiseren hoe kennis wordt geëxtraheerd uit ruis door de opkomende big data-technieken toe te passen was een ander van zijn thema's.

Wat Siemens PLM uniek kan maken is dat zijn moederbedrijf, Siemens AG, een van de grootste industriële conglomeringen ter wereld is. Het levert gasturbine-motoren, productieapparatuur en automatisering, alsook productie-operations-management-software. In zijn visie kan het praktische technieken testen in veeleisende situaties, biedend zowel een laboratorium als credibiliteit.

Het lijkt er ook op dat het hen in staat stelt om echt end-to-end te denken. Terwijl erkenning dat er een aantal leveranciers zijn voor zowel Ideation als Utilization, "veelen missen het middendeel," zei Hemmelgarn. "Iemand moet het maken en bouwen. We maken dingen en gebruiken onze eigen software om het te doen en we leren veel van het doen." De Siemens Digital Enterprise Suite is het resultaat. Het dekt negen verschillende segmentgebieden van wat, naar zijn mening, een productie-entiteit moet inzetten.

Toekomstige Richtingen van Productie

Een van de sleutelinzichten die CEO Hemmelgarn benadrukte was dat digitale tweelingen op drie manieren komen, op sommige manieren matchend met de drie sleutelwoorden die hij gebruikte om zijn talk te organiseren. Een is de digitale producttweeling, matchend met Ideation-tools. Een ander is de digitale productietweeling, het productieproces dat gebruikt wordt om het product te maken en matchend met Realization. De derde is de digitale prestatietweeling, matchend met de set van big data en analytics onder utilization.

Het Siemens-team leverde ook een tastbaar voorbeeld van deze tools gebruikt om One Aviation te helpen, een maker van kleine algemene luchtvaartuigen, inclusief een tweemotor very light jet, of VLJ, genaamd de Eclipse EA500 en varianten. De CEO en oprichter van One Aviation, Alan Klapmeir, voegde zich bij Jim Rusk, de chief technology officer en senior vice president voor Siemens PLM. Klapmeir benadrukte het belang van alle drie digitale tweelingen bij het vliegtuigbedrijf, en hoe het handhaven van de digitale tweelingen hen in staat stelde om beter te plannen voor toekomstige upgrades.

Het paar ging dan door alle stappen die nodig waren om het ontwerp van de basis Eclipse te veranderen in een grotere versie genaamd de Eclipse Canada. Een sleutelpunt over de meeste transportvoertuigen, auto of vliegtuig, is hoe slim het moet zijn en hoeveel elektronica en bedrading erin opgenomen moet worden. In feite, refereerde Hemmelgarn aan het feit dat hun aankoop van Mentor Graphics werd gespurd door klanten die eisten dat Mentor Graphics-producten, met name wire harness-ontwerp, compatibel waren met zowel Teamcenter als hun CAD NX-pakket.

Een aantal softwaretools werden gebruikt om digitale tweelingen voor product, proces, en prestaties te bouwen en te handhaven. De demonstratie omvatte simulatie van luchtstroom om landing gear, tot het programmeren van een robot die het vliegtuig zou bouwen, met andere robots die de koolstofvezelpanelen sonisch zouden inspecteren. Er was zelfs een demonstratie van een Stratasys additieve productie-apparaat bevestigd aan een robot die een prototype neuskegel opbouwde voor evaluatie op de Eclipse Canada.

Niet dat iemand gebonden is aan het gebruik van alleen Siemens-tools. Hemmelgarn benadrukte dat elk enkel Siemens-product misschien niet de voorkeuroplossing is, en soms niet kan zijn. Het sleutelidee om mee te nemen is dat hier ten minste één versie is van hoe zin te geven aan dit opkomende paradigma voor productie.