Nord ขยายศักยภาพดิจิทัลทวินด้วยการทดสอบการทำงานเสมือนจริงสำหรับระบบขับเคลื่อน

บทนำ

Nord Drivesystems เปิดตัวความสามารถใหม่ด้านดิจิทัลทวินและการทดสอบเดินระบบเสมือนจริง ซึ่งเปลี่ยนวิธีที่วิศวกรตรวจสอบระบบขับเคลื่อนก่อนนำไปใช้งานจริง แนวทางนี้ช่วยให้จำลองระบบทั้งหมดของมอเตอร์ ชุดเกียร์ และไดรฟ์ได้ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่ควบคุมได้

การเปลี่ยนแปลงนี้สะท้อนการปรับเปลี่ยนในวงกว้างของระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ ซึ่งทีมวิศวกรรมพึ่งพาแพลตฟอร์ม PLC และ DCSมากขึ้น เพื่อเชื่อมต่อการจำลอง ลอจิกควบคุม และการทำงานจริงเข้าด้วยกัน

วิศวกรรมระบบขับเคลื่อนก้าวเข้าสู่โลกเสมือน

การกำหนดขนาดไดรฟ์แบบดั้งเดิมอาศัยการคำนวณเชิงทฤษฎีและสมมติฐานเกี่ยวกับโหลดคงที่เป็นหลัก อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมทางกลในโลกจริงมักแตกต่างออกไปเมื่อความเฉื่อย แรงเสียดทาน และการเปลี่ยนแปลงของโหลดแบบไดนามิกเข้ามาเกี่ยวข้องกับระบบ

แนวทางดิจิทัลทวินของ Nord ช่วยแก้ช่องว่างนี้ด้วยการสร้างสำเนาเสมือนของระบบขับเคลื่อนที่กำหนดค่าไว้ จากนั้นวิศวกรสามารถทดสอบสถานการณ์การทำงานต่าง ๆ ได้ก่อนเริ่มติดตั้ง

จากการกำหนดค่าไปสู่การจำลองพฤติกรรม

ดิจิทัลทวินจำลองโครงสร้างทางกล กราฟแรงบิด และการตอบสนองต่อโหลดในสภาพแวดล้อมที่ขับเคลื่อนด้วยซอฟต์แวร์ ทำให้สามารถตรวจสอบพฤติกรรมของระบบได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ โดยไม่ต้องพึ่งพาฮาร์ดแวร์

เมื่อทำงานร่วมกับชั้นระบบอัตโนมัติที่รองรับโดยไดรฟ์และระบบควบคุมการเคลื่อนที่ การจำลองจะสอดคล้องกับสภาวะการทำงานจริงมากขึ้น โดยเฉพาะในรอบการทำงานที่มีโหลดแปรผัน

แบบจำลองดิจิทัลทวินช่วยให้วิศวกรจำลองพฤติกรรมทั้งหมดของระบบขับเคลื่อนได้ก่อนเริ่มทดสอบเดินระบบ ช่วยลดความไม่แน่นอนของระบบ

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงในฐานะชั้นควบคุม

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงขยายขอบเขตของการจำลองให้ก้าวไปไกลกว่าการสร้างแบบจำลองทางกล โดยเชื่อมต่อลอจิกควบคุมเข้ากับแบบจำลองระบบดิจิทัลโดยตรง ทำให้โปรแกรม PLC จริงสามารถทำงานภายในสภาพแวดล้อมจำลองได้

กระบวนการนี้ช่วยให้วิศวกรแก้ไขจุดบกพร่องของพฤติกรรมการควบคุมได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ ก่อนที่การผสานรวมฮาร์ดแวร์จะเริ่มขึ้นบนพื้นที่การผลิตเป็นเวลานาน

ลดความเสี่ยงในการผสานรวมระบบ

เมื่อเรียกใช้โค้ดควบคุมกับเครื่องจักรเสมือน วิศวกรจะสามารถระบุข้อผิดพลาดของลอจิก ความไม่สอดคล้องด้านเวลา และปัญหาลำดับการทำงานได้เร็วขึ้นในวงจรการพัฒนาโครงการ

แนวทางนี้ช่วยลดความล่าช้าในการทดสอบเดินระบบ และเพิ่มความพร้อมของระบบเมื่อเริ่มนำไปติดตั้งใช้งานจริง

Machineering iPhysics และระบบนิเวศการจำลอง

Nord พัฒนาความสามารถด้านดิจิทัลทวินร่วมกับ Machineering GmbH โดยผสานซอฟต์แวร์จำลองที่เชื่อมต่อ CAD หุ่นยนต์ และลอจิกควบคุมไว้ในสภาพแวดล้อมแบบรวมศูนย์

ระบบรองรับการจำลองอย่างต่อเนื่องตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร ไม่ได้จำกัดเฉพาะช่วงการออกแบบเท่านั้น

เครื่องมือทดสอบเดินระบบเสมือนจริงผสานระบบควบคุมเข้ากับสภาพแวดล้อมการจำลอง 3 มิติ เพื่อการตรวจสอบทางวิศวกรรมตลอดวงจรชีวิต

ผลกระทบต่ออุตสาหกรรมในแอปพลิเคชันที่ใช้การเคลื่อนที่สูง

การตัดเฉือนด้วย CNC ระบบสายพานลำเลียง และสายการประกอบอัตโนมัติได้รับประโยชน์สูงสุดจากการทดสอบเดินระบบเสมือนจริง ระบบเหล่านี้มักทำงานภายใต้แรงบิดที่แปรผันและการเปลี่ยนแปลงของโหลดอย่างรวดเร็ว

การจำลองช่วยให้วิศวกรคาดการณ์รูปแบบการสึกหรอ ความเค้นจากความร้อน และเสถียรภาพในการทำงานได้ก่อนเริ่มการผลิต

ความสามารถในการคาดการณ์ทางวิศวกรรมในระดับขนาดใหญ่

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงช่วยให้ปรับแบบซ้ำได้โดยไม่ต้องสร้างต้นแบบจริง วิศวกรสามารถปรับขนาดมอเตอร์ อัตราทดเกียร์ หรือพารามิเตอร์ของไดรฟ์ แล้วประเมินพฤติกรรมของระบบได้ทันที

แนวทางนี้ช่วยลดรอบการพัฒนาและเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง

มุมมองอุตสาหกรรม: การจำลองกำลังกลายเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐาน

การนำดิจิทัลทวินมาใช้ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากผู้ผลิตต้องเผชิญกับกรอบเวลาการผลิตที่กระชับขึ้นและความคาดหวังด้านความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น

ระบบอัตโนมัติสมัยใหม่พึ่งพาสภาพแวดล้อมการจำลองแบบบูรณาการมากขึ้น โดยเชื่อมต่อโดยตรงกับสถาปัตยกรรมควบคุมและอุปกรณ์ภาคสนาม

การหลอมรวมระหว่างการจำลอง การควบคุม และการทำงานจริง ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างในวิธีการออกแบบและตรวจสอบระบบอุตสาหกรรม

ความคิดเห็นของผู้เขียน

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงไม่ใช่เครื่องมือเฉพาะกลุ่มสำหรับงานวิศวกรรมอีกต่อไป แต่กำลังกลายเป็นชั้นการตรวจสอบมาตรฐานในระบบที่มีการเคลื่อนที่ซับซ้อน

ในมุมมองของผม บริษัทที่ผสานการจำลองเข้ากับแพลตฟอร์มควบคุมโดยตรงจะลดความล้มเหลวในการทดสอบเดินระบบลงได้อย่างมากในทศวรรษหน้า ช่องว่างระหว่างการออกแบบกับความเป็นจริงกำลังถูกขจัดออกจากวงจรชีวิตของระบบด้วยงานวิศวกรรม

*Daniel K. Mercer ผู้สื่อข่าวด้านระบบอุตสาหกรรมซึ่งมีประสบการณ์ 14 ปีในโครงการวินิจฉัยเครื่องจักรและการผสานรวมระบบอัตโนมัติของ Siemens, Emerson และ Bently Nevada*