Использование 3D кинематических симуляций для передовых инженерных решений в производстве

9 сентября 2023 года

Инженерное дело производства с использованием 3D кинематических (реальных) симуляций

Миссия Futura Automation всегда была: «Консультировать и поддерживать северноамериканских производителей в выгодах Индустрии 4.0 путем внедрения IIoT и роботизированных решений». Консалтинговая команда Futura Automation имеет разнообразные бэкграунды и опыт. Как команда мы имеем дипломированных инженеров, в некоторых случаях с avancированными степенями, в химической, электрической, производственной, механической и управленческой инженерии, а также физике, математике и компьютерных науках. Многие в команде имеют опыт программирования и применения робототехники вместе с IT, ERP, MES, электронными приводами, движением и программируемыми управлениями. Мы хорошо оборудованы для помощи нашим клиентам с их передовыми требованиями производственного дизайна.

Цели клиентов:

Клиенты Futura Automation ищут улучшения качества и производительности в своих производственных операциях для достижения корпоративных целей. С дефицитом рабочей силы сейчас и в ближайшем будущем, автоматизация и робототехника все чаще рассматриваются как ответ для снижения затрат и повышения производительности. Но роботы не могут напрямую заменить весь человеческий труд. Чаще всего задачи должны быть упрощены для робота, которому не хватает интеллекта, суждения, инноваций и ловкости человеческого оператора. Futura Automation будет работать с KPI (ключевыми показателями эффективности) клиента для движения к решениям, удовлетворяющим эти KPI.

Решения:

Лучше всего для наших клиентов, когда Futura Automation может помочь с дизайном производственного процесса на ранней стадии разработки и может помочь клиентам переосмыслить процесс для большей эффективности и эффективности. Ключ к улучшению производственных практик — реальное моделирование, чтобы различные решения могли быть протестированы на эффективность в виртуальном мире. Futura Automation, со своим партнером ПО OCTOPUZ для симуляции, может предоставлять такие кинематические (реальные) симуляции для всех типов производственного оборудования до уровня программирования станка и робота. Мы сможем идентифицировать решения, сохраняющие отношения между каждым производственным процессом внутри системы. Решение должно точно моделировать мощности и узкие места внутри системы и делать это «кинематически» точным способом, учитывая массы оборудования и продукта и реальные физические ограничения. Решение также должно уметь показывать, как изменения, внесенные в каждый производственный подсистему, влияют на общую производственную операцию.

Внедрение

Оптимизация производства требует полного анализа всего текущего производственного процесса и переосмысления того, как процесс может быть улучшен изменением производственных процессов, рабочего процесса, планировки завода, оборудования и внедрения IIoT, автоматизации и робототехники. Следующие являются ключевыми аспектами, которые требуются в надежном решении:

Что должно доставлять решение оптимизации производства?

• Логистика: Как компоненты попадают от производителей в производственное помещение и готовая продукция выходит?
• Складское хранение: Как компоненты хранятся на объекте для минимизации манипулирования и времени транспорта?
• Материалопередача: Как материалы транспортируются в производственную зону со склада, по полу или надголовой конвейером, вилочным погрузчиком или автономным транспортным средством?
• Сборка компонентов: Как компоненты собираются и инспектируются с минимумом труда для удовлетворения проектных производственных требований по производительности и качеству?
• Финишинг компонентов: Как собранные продукты красятся, полируются или финишятся, если не сделано ранее сборки?
• Упаковка конца линии: Как готовая продукция упаковывается для отгрузки в ящиках, коробках, на паллетах и со страппингом или обертыванием?
• HR: уровни человеческого персонала, квалификация, обучение и технологии оборудования, необходимые для выполнения решения?
• Инвентарь: Оптимизированный анализ инвентаря из исторических и реальных данных для сокращения инвентаря без потери поддержки смены продукта или кастомизации
• Управление заказами: оптимизация планирования и последовательности для производственного решения для минимизации наладки и времени смены
• Как симуляции визуализируются и коммуницируются всем стейкхолдерам?
• Как изменения в рабочем процессе могут быть оценены и затем внедрены?
• Каковы информационно-технологические (IT) системы, связывающие производственные процессы и каждый подпроцесс с фронт-офисной (ERP) системой?

KPI для оптимизации производственных процессов

С множественными потенциальными и конкурирующими целями в общем производственном операционном, необходимо убедиться, что каждый отдельный KPI или цель вносит вклад в общую эффективность производства. Следующие — потенциальные возможности улучшения производства, которые кинематическое симуляционное решение может доставить:

• Анализ использования инвентаря
• OEE или распределение ресурсов
• Распределение труда или анализ производительности
• Поток материалов и ограничения
• Время работы оборудования и планирование обслуживания
• Анализ мощности завода и планирование расширения
• Цели контроля качества; например, «6 Sigma»
• Видимость производительности завода; например, Дашборды
• Симуляции ROI модернизаций производства и приобретения оборудования
• Отслеживание производительности труда HR, обучение
• Планирование и балансировка производства

Работая над операционным улучшением, важно измерять компромиссы между одной альтернативой и другой, или набором других альтернатив. Это может быть и было достигнуто со статическими аналитическими инструментами, такими как электронные таблицы. Но такие инструменты «одного состояния» не учитывают динамику типично взаимосвязанных производственных процессов, людей, материалов, оборудования и систем, присутствующих в большинстве производственных операций.

Решение — Кинематическая симуляция

Кинематическая симуляция позволяет не только анализировать различные производственные сценарии и типы оборудования для тестирования на оптимальную производительность до приобретения и настройки указанного оборудования. Широкий спектр сценариев может быть разработан и протестирован за дни или недели вместо статической инженерии, оценки оборудования, закупки, развертывания и обучения, которые могут занять месяцы или годы. Это позволяет пользователю взаимодействовать с виртуальной средой и тестировать «на лету» любые и все изменения в планировках, процессах, людях, оборудовании, внедрениях автоматизации, расписаниях, опциях инвентаря, паттернах последовательности и практически любом изменении, которое может иметь положительное влияние на операцию без риска и затрат тестирования изменений в живой среде. Кинематическая симуляция позволяет пользователю гибкость просматривать изменения в реальном времени, экономя время и деньги. Проактивное прогнозирование будущих событий позволяет пользователю свободу экспериментировать с разными сценариями, способствуя проактивному и экономически выгодному принятию решений.

OCTOPUZ — интеллектуальное ПО для офлайн-программирования роботов и #кинематической_симуляции, идеальное для любого приложения, чувствительного к пути. За пределами кинематической симуляции, OCTOPUZ совершил революционный подход к роботизированному программированию, объединив офлайн-программирование роботов с симуляцией производственного процесса. OCTOPUZ предоставляет основной, универсальный, мощный и эффективный вызов для любого вызова робототехнического или производственного моделирования.

Построение модели симуляции:

Типично CAD планировка, либо 2D либо 3D из любого числа CAD инструментов разработки, будет импортирована в модель для визуализации труда и рабочего процесса. Затем процессы, соединения/конвейеры, пути перемещения и другие определенные данные будут введены в модель. Модели строятся графически, без необходимости писать код. Это важное различие между традиционными и кинематическими симуляционными средами. Определение расписаний, последовательностей, процессов и таких исторически делалось вручную. Стало все более важным с прогрессом технологий и большей глобальной конкуренцией за стоимость труда, взаимодействовать в реальном времени с системой ввода заказов ERP (спрос) для ввода продукта микса, маршрутизации и других релевантных данных в производственную модель с целью тонкой настройки процессов. Симуляция позволяет «Монте-Карло» прогнозирование, тестируя множественные производственные решения, включая добавление, вычитание или перемещение оборудования. Это проактивное прогнозирование позволяет пользователю видеть спроецированные сценарии на основе фактических собранных входных данных, а также прогнозируемых. У пользователя есть способность взаимодействовать с моделью симуляции, пока она все еще запущена, экономя время и предоставляя обратную связь немедленно. Пользователь может затем использовать эту информацию для лучшего понимания возможных исходов, преимуществ и недостатков изменений, и в конечном счете выбрать самый логичный, эффективный, выполнимый и экономически выгодный курс действий. Интегрированный анализ оптимизации, 2D и 3D визуализация делают наше кинематическое симуляционное решение идеальным для потребностей наших клиентов в оптимизации производства.

Преимущества:

Кинематическая симуляция мгновенно предоставляет, через интегрированную отчетность и анализ сценариев, обратную связь по выгодам в эффективности в точке атаки, а также о том, как изменение распространяется по всей системе. Simcad позволяет пользователям стратегически планировать, как операция будет нарастать или спадать на основе изменений в спросе, реагировать на нарушения в поставках, как запланированные, так и не запланированные, и как изменения в продукте миксе повлияют на операцию в целом. Кроме того, кинематическая симуляция выгодна пользователю в терминах возможности множества изменений в системе в виртуальной среде, где у пользователя нет обширных затрат, связанных с пробой и ошибкой или длительным процессом использования эксель-таблиц, например. Кинематическая симуляция позволяет пользователю возможность проверять и устанавливать оптимальные расписания, получать живые обновления для увеличенного контроля над производительностью, а также разыгрывать сценарии «что-если» для оптимизации ресурсов, оборудования, расписаний и производства. Кинематическая симуляция позволяет пользователю поддерживать отношения по всему производству, чтобы лучше понимать, как разные изменения влияют на всю систему. Пользователь также может анализировать возможные различия в эффективности на основе автоматизации против ручного труда. Лучший путь для производства может быть установлен, чтобы увеличить производительность и сократить недобавленную стоимость времени. Через среду кинематической симуляции Futura Automation и OCTOPUZ, все это и больше может быть сделано с руководством Futura Automation.

Заключения

Кинематическая симуляция — жизнеспособный и точный инструмент, используемый для понимания текущих производственных ограничений, выявления эффектов изменений оборудования и процессов, кульминацией в визуализации и коммуникации влияния перехода от текущей к будущей производственной среде.

Преимущества и выгоды среды кинематической симуляции

• Futura Automation предлагает команду высокоопытных и квалифицированных инженерных профессионалов, которые помогут разработать детали симуляции производственного процесса
• Futura Automation предоставляет массив ресурсов для помощи финансовым и операционным решениям
• Futura Automation может внедрять IoT и интегрированные MES системы через Tulip Interfaces для дополнения автоматизированной производственной среды
• OCTOPUZ включает CAD библиотеку с более чем 2 миллионами компонентов моделей роботов, оборудования и инструментов, которые могут быть быстро импортированы с включенной кинематикой для симуляции процесса
• OCTOPUZ предоставляет:
  • Реальное время подключения с внешними источниками данных для обеспечения точных расчетов
  • Интерактивные изменения «на лету» производственного оборудования и системного потока
  • Программирование роботов на родном языке производителя (большинство основных брендов) и затем может быть загружено в реальных роботах
  • Живые обновления в интернете для виртуальных инженерных обзоров
  • Динамичный худовый анализ для производственных прогнозов

Кинематическая симуляция для производственного моделирования — это будущее. Futura Automation — ваш обученный и высококвалифицированный инженерный партнер, показывающий путь к этому будущему, помогая со всеми аспектами производственной среды, включая стоимость и финансовые аспекты возврата процесса.