PLM-Software Inzetten voor Industriële IoT-Adoptie

Met de nieuwste PLM-tools kunnen fabrikanten een voorsprong krijgen bij het implementeren van digitale productie's avant-garde samenwerkende ontwerp- en visualisatieoplossingen.

Digitale productieoplossingen met productlifecyclemanagement (PLM)-tools bergen groot potentieel voor fabrikanten om uiteindelijk de belofte van het Industriële Internet of Things (IIoT) volledig te ontgrendelen. In de afgelopen jaren hebben nieuwe samenwerkende virtuele tools in PLM-oplossingen die hoogrealistische visualisaties incorporeren, inclusief augmented reality (AR), geholpen de lat te verleggen naar een grotere realisatie van IIoT's belofte voor productie.

Met de nieuwste PLM-aanbiedingen kunnen fabrikanten best-in-class CAD/CAM/CAE en PLM's productdatamanagement (PDM)-tools benutten die steeds vaker nieuwere ontwerptechnieken zoals generatieve engineering, AR-visualisaties, en andere simulaties nauw gekoppeld in een productlevensketen implementeren die meer mogelijk is gemaakt door vandaag de dag hoogverbonden, sensor-gebaseerde geavanceerde automatiseringsapparatuur.

Daarnaast dwingt het toenemende niveau van software en elektronica in producten gericht op verbonden productie ontwikkelaars om nieuwe manieren te bedenken om firmware en elektronica-inhoud te creëren en te beheren.

Digitale Transformatie

Simulatie speelt een sleutelrol in het transformeren van digitale productie, en de meeste grote PLM-ontwikkelaars zijn overgegaan om geavanceerde visualisatietools volledig in hun PLM-toolboxen te incorporeren.

"We beginnen meer te drijven naar transformationele oplossingen die helpen de waarde naar onze klanten te brengen. Natuurlijk hebben we een grote investering in tools en simulatieproducten," zei Jim Rusk, chief technical officer voor Plano, Texas-gebaseerde Siemens PLM Software, ontwikkelaar van Teamcenter PLM en zijn diverse gerelateerde CAD/CAM/CAE-producten. "We merken dat klanten zoeken naar waarde-uitspraken rond generatieve engineering, integratie van elektronica in de oplossingen, en hoe ze productprestatiedata van het Internet of Things [IoT] binnenhalen, echt de cloud en samenwerking benutten om de informatiestroom te hebben."

Siemens heeft in de afgelopen jaren verschillende grootschalige simulatieovernames gedaan, alsook een $4,5 miljard aankoop in november 2016 van Mentor Graphics, ontwikkelaar van electronic design automation (EDA)-software.

"We kunnen die dingen niet doen zonder de kern onderliggende tools die we produceren," zei Rusk over de gerelateerde CAD/CAM/CAE-stukken van het bedrijf. "PLM heeft een centrale rol in dit, en electronic design automation is een ander belangrijk deel, met onze Mentor-overname. We hebben grote stappen gezet in hoe we dat binnenbrengen. Onze klanten bouwen producten die niet alleen een enorme hoeveelheid mechanische inhoud hebben maar ook elektrische en software, dus we moeten echt meer oplossingsgerichte mogelijkheden brengen, zoals generatieve engineering, geïntegreerde elektronica, en autonome [voertuigen]. Al deze zijn echt cruciale elementen van oplossingen die we naar voren brengen."

Wat ook deze digitale transformatie drijft, is fabrikanten die een frissere kijk nemen op operaties, met een bereidheid hun basale bedrijfspraktijken te veranderen. "Alle bedrijven waar we mee te maken hebben, zonder uitzondering, in zware productie, high-tech, en levenswetenschappen, hebben digitale transformatie-initiatieven waar ze echt proberen fundamenteel te veranderen hoe ze opereren en nadenken over de manier dat ze waarde leveren aan hun klanten," zei Marc Lind, senior vicepresident, Aras Corp., Andover, Mass., ontwikkelaar van Aras Innovator PLM-software.

"Iedereen heeft een mate van urgentie die diepgaande veranderingen in het bedrijf en in operaties dwingt. Dus het is niet alleen de betrokken technologie, maar de manier waarop je zakendoet," merkte Lind op. "In de context van de bedrijfstrend achtergrond, betekent dat per definitie dat de digitale processen van morgen vandaag niet bestaan," zei Lind. "Er is geen out-of-the-box software die je kopen kan om processen en vereisten te voldoen die niet bestaan en aan het ontstaan zijn."

Afhankelijk van het bedrijf, neemt deze transformatie verschillende vormen en structuren aan, voegde Lind toe. "We werken intim met hen om de processen helt te herdenken tot wat ze al weten, wat ze proberen te bereiken, [en hoe ze kunnen ontwikkelen] een manier om er veel sneller te komen dan met een vijfjaarproject."

Digitale technologie, die virtuele ervaringen mogelijk maakt, drijft een industriële renaissance die alle sectoren van de maatschappij schudt met nieuwe manieren - zowel reëel als virtueel - van uitvinden, leren, produceren en handelen, volgens Garth Coleman, vicepresident Enovia marketing voor Dassault Systèmes, Waltham, Mass., en Vélizy-Villacoublay, Frankrijk.

"In fablabs over de hele wereld kan iedereen een slim, verbonden object in slechts een paar uur creëren," zei hij. "Startups storen hele industrieën en bricks-and-mortar vasten hervinden zich met nieuwe, service-gedreven bedrijfsmodellen. OEM's creëren diepe digitale connecties met hun leveranciers, transformerende leveringsketens in waardenetwerken. Wat er gebeurt is veel groter dan concepten als 'digitale transformatie' kunnen verklaren."

Virtuele werelden - complete digitale ecosystemen die gebruikers toestaan de echte wereld uit te breiden en te verbeteren - staan innovators toe om simultaan te verbeelden, te kartografieren, te modelleren en te engineeren volledig nieuwe omgevingen voor de eerste keer, volgens Coleman.

"En digitale ervaringsplatforms zijn de infrastructuur van deze virtuele werelden, reducerend tot nul de afstand tussen plaatsen, mensen, ideeën en oplossingen terwijl ze nieuwe manieren van denken, leren, handelen en interacteren mogelijk maken," zei hij. "IDC voorspelt dat bij 2020, ten minste 55 procent van organisaties digitaal bepaald zal zijn, markten transformerend en de toekomst herimagerend door nieuwe bedrijfsmodellen en digitaal ingeschakelde producten en diensten.

"Het aanbieden van diepgaande geïndividualiseerde ervaringen vereist een naadloze synergie van technologieën," vervolgde hij. In deze synergie, "samenvoegen het echte en virtuele op virtuele ervaringsplatforms om samenwerking uit te breiden tot complete ecosystemen van bijdragers, zowel binnen een onderneming als tot virtuele netwerken van leveranciers, partners, klanten en prospects. Dit is definitief niet uw vader's PLM!"

De Weg Wijzen

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

In januari 2019 bracht Siemens de nieuwste update van zijn Simcenter 3D-serie simulatieapplicaties voor CAE-applicaties uit, inclusief computational fluid dynamics (CFD) en finite element analysis (FEA) tools. Vorig jaar kocht het bedrijf Comsa Computer und Software GmbH, een München-gebaseerde ontwikkelaar van software voor elektrische systeemontwerp en draadharness-engineering. Comsa's LDorado-suite van automotive harness ontwerp- en engineeringtools zal zich voegen bij Siemens' Mentor-applicatiesportfolio.

"We zien meer interesse in het meebrengen van meer front-end, vroege concept engineering - echt systems engineering," zei Siemens' Rusk, merkend dat klanten zoeken naar eerdere productvereisten, parameters, en simulatiemodellen. In de automotive wereld, met name autonome voertuigen, "zit een enorme hoeveelheid systems engineering en elektrisch in," zei Rusk. "We willen onze klanten die systemen naadloos laten integreren."

De simulaties strekken zich uit tot additieve productietoepassingen, die deel uitmaken van Simcenter 3D, en helpen de lus op productie te sluiten, informatie rondom digitale tweelingen en terug naar de fabriek voedend, voegde hij toe.

Er is een nieuw niveau van nadruk op systems engineering, zei Aras' Lind, en met name op model-based engineering, naarmate fabrikanten worstelen met software-ingeschakelde ontwerpen, elektronica, en sensoren. "Met elektrificatie en autonomo, is de auto-industrie in opheffing, en luchtvaart ook," zei Lind. "Het is echt over de hele lijn."

Nieuwe technologie opgenomen in Aras' nieuwste PLM-platform is de capaciteit om variantie en opties te hanteren, zei Lind, wat grote aanpassingen van opties in automotive producten mogelijk maakt, zowel mechanisch als in software-ingeschakelde functies zoals elektronische controle-eenheden (ECU's) en andere software-specifieke items. "Het niveau van variatie schiet echt omhoog," zei hij. "Je moet weten welke software op de chip [in firmware] geflasht moet worden, dus het niveau van software is [aangepast] op VIN-niveau."

Op de simulatievoorgrond, heeft Aras ook de nodige toegevoegde functionaliteit opgepikt met zijn september 2018 overname van Comet Solutions Inc., een Albuquerque, N.M.-gebaseerde ontwikkelaar van simulation process and data management (SPDM) tools voor het verbinden van simulatiegebruikers met het bedrijf. Nu aangeboden als onderdeel van Aras' PLM-abonnement, zijn de SimApps van het bedrijf vendor-agnostische applicaties die samenwerken met Aras' open benadering om gebruikers te verbinden met een reeks CAD, FEA, meshing, 0D/1D simulatie-tools en andere applicaties voor levenscyclus productconfiguratie en cross-discipline ontwerp.

"Met al dingen waar we over praten - MBE en MBSE, digitale tweeling, fabrieksdefinitie - zodra je een digitale configuratie of een model hebt, wil je het simuleren in realistische omstandigheden," zei Lind. "Je wil weten of dit ding gaat presteren, wat de verwachte gemiddelde tijd voor storing [MTBF] is, en hoe ik storingen in de fabriek, of met vliegtuigen in het veld, anticipeer? Je wil dat kunnen simuleren."

Processen simuleren met Comet's SimApps geeft Aras-klanten een nieuw hulpmiddel om enorme volumes simulatiegegevens te beheren, merkte Lind op. "Het idee van simulatie is ook erg gespecialiseerd," zei hij. "Net als in ontwerp, zijn deze echte simulatiemogelijkheden geïsoleerd, specifieke typen analyse zoals FEA en CFD die turbulente of ESD [elektrostatische ontlading] tonen. Het is zo gespecialiseerd en het is wat onze grootste klanten willen omdat deze simulaties overal opduiken en er geen goede manier is om de data te beheren die eruit gegenereerd wordt."

Fabrikantenprocessen omvatten typisch grote runs van incrementele simulaties, zei hij. "Het is geen enkele run. Verander een parameter, incrementeer het, voer de simulatie weer uit. Je doet dat weer en weer en je eindigt met een hele hoop data-input," zei Lind van processen die vijf tot zeven verschillende solver-omgevingen kunnen omvatten. Een open benadering nemen is ook een voordeel, zei hij.

"Grote aanbieders van de simulaties neigen ertoe om zich te organiseren rond hun eigen toolsets. Er is niemand die zegt 'laten we een open benadering nemen.' We maken het een level playing field. We zullen over de markt beheren, op een consistente manier, en je bent in staat om cross-disciplines downstream te proceduraliseren. Digitale tweeling simulatie komt. Nog niet veel mensen doen het nu."

Dassault maakte ook een recente beweging in simulatie met een samenwerking aangekondigd in januari 2019 om de Autonomous Vehicle Simulation Suite van Cognata Ltd., een Rehovot, Israël-gebaseerde ontwikkelaar, in te bedden in Dassault Systèmes' 3DExperience PLM-platform. Dassault zei dat de samenwerking een first-of-its-kind oplossing zal bieden voor autonome voertuigfabrikanten om autonom rijden te definiëren, testen en ervaren gedurende de ontwikkelingscyclus binnen het 3DExperience-platform. Dit belooft de toevoeging van volledig geïntegreerde autonome voertuigontwikkelingsprocessen 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," zei Danny Atsmon, Cognata CEO en founder, in een statement. "Hoewel simulatie eerder gebruikt wordt, hoe makkelijker is het voor ingenieurs om elk component van het autonome voertuig te wijzigen en te testen via een virtuele omgeving, om te zien hoe het werkt zodra geïntegreerd in het voertuig en geconfronteerd met onverwachte edge cases."

Veel bedrijven benutten computersimulatie om nieuwe concepten in virtuele omgevingen te testen, sneller werkend en geoptimaliseerde resultaten waarborgend voordat producten in de echte wereld gelanceerd worden, voegde Dassault's Coleman toe.

"Simulatie versnelt planning, verlaagt kosten en helpt besluitvorming met grotere nauwkeurigheid," zei hij. "Dit stelt onderzoekers in staat om te testen, te verifiëren en snel een ontwerp te optimaliseren voor fabricagebaarheid om materialen te reduceren; voor veiligheid in productie om werknemers te beschermen; voor langetermijnonderhoud om de productlevensduur te verlengen; en voor milieueffect, inclusief factoren zoals het minimaliseren van het totale verbruikte materiaal, alternatieven vinden voor gevaarlijke materialen en ontwerpen om recycling te vereenvoudigen."

AR-ingeschakelde Visualisaties

Een andere sleuteltechnologie in simulaties is een breder inzet van AR-ingeschakelde PLM-applicaties zoals de Vuforia-lijn van CAD/CAM/CAE/PLM-ontwikkelaar PTC, Needham, Mass. "PLM blijft evolueren om fabrikanten hun digitale transformaties te brengen," zei Francois Lamy, vicepresident PLM solutions management voor PTC. "Feitelijk, zonder een solide PLM-systeem om 'je digitale huis in orde te brengen,' kan het moeilijk zijn om slimme, verbonden mogelijkheden te integreren of betere inzichten en analytics te krijgen."

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

"We maken constant verbeteringen aan ons PLM-portfolio om PTC de PLM-leverancier te maken die de digitale transformaties van onze klanten opstart," zei Lamy. "We benutten Vuforia, PTC's augmented reality-technologie, om multi-CAD-data te publiceren. Met AR, is de noodzaak voor het bouwen van dure prototypes vrijwel geëlimineerd. En het risico op het delen van waardevol bedrijfs-IP met externe stakeholders, zoals de leveranciersketen, verdwijnt wanneer je een AR-ervaring van een productontwerp deelt in plaats van de echte CAD-data zelf."

PTC's ThingWorx Navigate out-of-the-box rol- en taak-gebaseerde applicaties maken het makkelijker voor "lichtgewicht" gebruikers die typisch niet met PLM interacteren, de productdata te krijgen die ze nodig hebben, voegde Lamy toe. "Klanten zijn gericht op het bouwen van een consistente en moderne digitale ruggengraat van processen, data, en systemen, die state-of-the-art technologieën [slimme verbonden producten, slimme verbonden machines, kunstmatige intelligentie, augmented reality] voor cross-discipline samenwerking door engineering, productie, operaties, service, en leveranciersketen-apps incorporeren," zei Lamy.

Vorige zomer kondigden PTC en simulatie-ontwikkelaar Ansys Inc., Canonsburg, Pa., aan dat de bedrijven samenwerkten om Ansys' real-time simulatie naar klanten te brengen via PTC's Creo CAD-software. "Deze nieuwe oplossing, Creo Simulation Live, geeft ingenieurs snelle, gemakkelijk te gebruiken simulatie die volledig geïntegreerd is in de CAD-modelleringsomgeving," zei Lamy. "Het elimineert de heen-en-weer tussen ontwerp en simulatie. Wanneer wijzigingen aan modellen gemaakt worden, krijgen ingenieurs real-time feedback op hun ontwerpbeslissingen, wat hen in staat stelt sneller te itereren en met meer vertrouwen te ontwerpen."

Toegankelijkheid Overal, Altijd

Toegenomen toegankelijkheid tot productiegegevens via de cloud is snel de norm geworden in plaats van de uitzondering, gedreven door de inherente kostenvoordelen van cloud-gebaseerde PLM-systemen ten opzichte van die enkel als on-premise versies beschikbaar zijn. Autodesk's cloud-aanbod is Fusion Lifecycle PLM, wat gebruikers een hoogst samenwerkende omgeving biedt voor het delen van productiegegevens.

"Eén van de onderliggende trends die we in productie zien, is de convergentie van ontwerp en maken, zelfs voor klanten die niet zelf [producten] produceren," zei Charlie Candy, senior manager, globale GTM [Go to Market] bedrijfsstrategie voor ontwerp bij Autodesk Inc., San Rafael, Calif. "Lijn van zicht naar het productieproces helpt klanten innovatie te verhogen door meer te experimenteren, grotere risico's te nemen in ontwerp door snel te itereren tussen digitaal en fysiek. Tegelijkertijd kunnen ze betere kostencontrole en scope behouden door productprestaties en het productieproces te simuleren. Autodesk heeft meer dan $1 miljard geïnvesteerd in productietechnologieën om ontwerp met maken te verbinden en onze klanten vooruit te helpen."

De impact van deze trend op PLM is dat bedrijven verbinding moeten maken met meer mensen, over meer disciplines, eerder in het proces, zei Candy. "Om te concurreren en te differentiëren, kijken fabrikanten naar manieren om de manieren waarop ze werken te evolueren, alsook de ondersteunende tools en processen. Dit vereist een digitale strategie."

Hij merkte op dat Autodesk's PLM-benadering zich richt op vijf pijlers die de fundering vormen van een klant's digitale strategie: mass customization; samenwerking; klantervaring; flexibele productie; en verbonden diensten. "Van deze vijf pijlers, wordt samenwerking consistent gerankt door klanten als de hoogste prioriteit," zei Candy. "De juiste betrekken op het juiste stadium om cruciale beslissingen te drijven is wat het succes van een project of product definieert."