บทนำ

Nord Drivesystems เปิดตัวความสามารถใหม่ด้านดิจิทัลทวินและการทดสอบเดินระบบเสมือนจริง ซึ่งเปลี่ยนวิธีที่วิศวกรตรวจสอบระบบขับเคลื่อนก่อนนำไปติดตั้งจริง แนวทางนี้ช่วยให้สามารถจำลองระบบทั้งหมดของมอเตอร์ ชุดเกียร์ และไดรฟ์ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่มีการควบคุมได้

การเปลี่ยนแปลงนี้สะท้อนการปฏิรูปครั้งใหญ่ในระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ ซึ่งทีมวิศวกรรมพึ่งพาแพลตฟอร์ม PLC และ DCS มากขึ้น เพื่อเชื่อมโยงการจำลอง ลอจิกควบคุม และการทำงานจริงเข้าด้วยกัน

วิศวกรรมระบบขับเคลื่อนก้าวเข้าสู่โลกเสมือน

การกำหนดขนาดระบบขับเคลื่อนแบบดั้งเดิมอาศัยการคำนวณเชิงทฤษฎีและสมมติฐานเกี่ยวกับโหลดแบบคงที่เป็นหลัก อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมทางกลในสถานการณ์จริงมักแตกต่างออกไปเมื่อความเฉื่อย แรงเสียดทาน และการเปลี่ยนแปลงของโหลดแบบไดนามิกเข้ามาเกี่ยวข้องกับระบบ

แนวทางดิจิทัลทวินของ Nord ช่วยอุดช่องว่างนี้ด้วยการสร้างสำเนาเสมือนจริงของระบบขับเคลื่อนที่กำหนดค่าไว้ จากนั้นวิศวกรสามารถทดสอบสถานการณ์การทำงานต่าง ๆ ได้ก่อนเริ่มติดตั้ง

จากการกำหนดค่าไปสู่การจำลองพฤติกรรม

ดิจิทัลทวินจำลองโครงสร้างทางกล เส้นโค้งแรงบิด และการตอบสนองต่อโหลดในสภาพแวดล้อมที่ขับเคลื่อนด้วยซอฟต์แวร์ จึงช่วยให้ตรวจสอบพฤติกรรมของระบบได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ โดยไม่ต้องพึ่งพาฮาร์ดแวร์

เมื่อทำงานร่วมกับชั้นระบบอัตโนมัติที่รองรับโดยไดรฟ์และระบบควบคุมการเคลื่อนที่ การจำลองจะสอดคล้องกับสภาวะการทำงานจริงมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในช่วงรอบการทำงานที่มีโหลดแปรผัน

โมเดลดิจิทัลทวินช่วยให้วิศวกรจำลองพฤติกรรมทั้งหมดของระบบขับเคลื่อนได้ก่อนเริ่มทดสอบเดินระบบ ช่วยลดความไม่แน่นอนของระบบ

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงในฐานะชั้นควบคุม

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงขยายขอบเขตของการจำลองให้ครอบคลุมมากกว่าการสร้างแบบจำลองทางกล โดยเชื่อมต่อลอจิกควบคุมเข้ากับโมเดลระบบดิจิทัลโดยตรง ทำให้โปรแกรม PLC จริงสามารถทำงานภายในสภาพแวดล้อมจำลองได้

กระบวนการนี้ช่วยให้วิศวกรแก้ไขข้อบกพร่องของการควบคุมได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ ก่อนที่การผสานรวมฮาร์ดแวร์บนพื้นที่การผลิตจะเริ่มต้นขึ้น

ลดความเสี่ยงในการผสานรวมระบบ

การเรียกใช้โค้ดควบคุมกับเครื่องจักรเสมือนช่วยให้วิศวกรตรวจพบข้อผิดพลาดของลอจิก ความไม่สอดคล้องของจังหวะเวลา และปัญหาลำดับการทำงานได้เร็วขึ้นในวงจรชีวิตของโครงการ

วิธีนี้ช่วยลดความล่าช้าในการทดสอบเดินระบบ และเพิ่มความพร้อมของระบบเมื่อเริ่มนำไปติดตั้งจริง

Machineering iPhysics และระบบนิเวศการจำลอง

Nord พัฒนาความสามารถด้านดิจิทัลทวินร่วมกับ Machineering GmbH โดยผสานรวมซอฟต์แวร์การจำลองที่เชื่อมต่อ CAD หุ่นยนต์ และลอจิกควบคุมไว้ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน

ระบบรองรับการจำลองอย่างต่อเนื่องตลอดวงจรชีวิตของเครื่องจักร ไม่ได้จำกัดเฉพาะระยะการออกแบบเท่านั้น

เครื่องมือทดสอบเดินระบบเสมือนจริงผสานรวมระบบควบคุมเข้ากับสภาพแวดล้อมการจำลอง 3 มิติ เพื่อการตรวจสอบทางวิศวกรรมตลอดวงจรชีวิต

ผลกระทบต่ออุตสาหกรรมในงานประยุกต์ที่เน้นการเคลื่อนที่

เครื่องจักร CNC ระบบสายพานลำเลียง และสายการประกอบอัตโนมัติเป็นกลุ่มที่ได้รับประโยชน์สูงสุดจากการทดสอบเดินระบบเสมือนจริง ระบบเหล่านี้มักทำงานภายใต้แรงบิดที่แปรผันและการเปลี่ยนแปลงของโหลดอย่างรวดเร็ว

การจำลองช่วยให้วิศวกรคาดการณ์รูปแบบการสึกหรอ ความเค้นทางความร้อน และเสถียรภาพในการทำงานได้ก่อนเริ่มการผลิต

ความสามารถในการคาดการณ์ทางวิศวกรรมในระดับขนาดใหญ่

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงช่วยให้สามารถออกแบบซ้ำได้โดยไม่ต้องสร้างต้นแบบจริง วิศวกรสามารถปรับขนาดมอเตอร์ อัตราทดเกียร์ หรือพารามิเตอร์ของไดรฟ์ แล้วประเมินพฤติกรรมของระบบได้ทันที

วิธีนี้ช่วยลดระยะเวลาการพัฒนาและเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง

มุมมองอุตสาหกรรม: การจำลองกำลังกลายเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐาน

การนำดิจิทัลทวินมาใช้ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากผู้ผลิตต้องเผชิญกับกรอบเวลาการผลิตที่สั้นลงและความคาดหวังด้านความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น

ระบบอัตโนมัติสมัยใหม่พึ่งพาสภาพแวดล้อมการจำลองแบบบูรณาการมากขึ้น โดยเชื่อมต่อโดยตรงกับสถาปัตยกรรมควบคุมและอุปกรณ์ภาคสนาม

การบรรจบกันของการจำลอง การควบคุม และการปฏิบัติงานจริง ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างในวิธีการออกแบบและตรวจสอบระบบอุตสาหกรรม

ความคิดเห็นของผู้เขียน

การทดสอบเดินระบบเสมือนจริงไม่ใช่เครื่องมือเฉพาะทางสำหรับงานวิศวกรรมอีกต่อไป แต่กำลังกลายเป็นชั้นการตรวจสอบมาตรฐานในระบบการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อน

ในมุมมองของผม บริษัทที่ผสานการจำลองเข้ากับแพลตฟอร์มควบคุมโดยตรง จะลดความล้มเหลวระหว่างการทดสอบเดินระบบได้อย่างมากในทศวรรษหน้า ช่องว่างระหว่างการออกแบบกับความเป็นจริงกำลังถูกขจัดออกจากวงจรชีวิตของระบบด้วยกระบวนการทางวิศวกรรมในที่สุด

*Daniel K. Mercer ผู้สื่อข่าวด้านระบบอุตสาหกรรมที่มีประสบการณ์ 14 ปีในโครงการวินิจฉัยเครื่องจักรและการผสานรวมระบบอัตโนมัติร่วมกับ Siemens, Emerson และ Bently Nevada*