Cyfrowe Bliźniaki to rewolucja w produkcji części do pojazdów ciężkich – wywiad

5 dni temu

Technologia Digital Twin (pol. Cyfrowy Bliźniak) pozwala na optymalizację produkcji, przyspieszenie procesów oraz lepszą kontrolę jakości. We Wrocławiu wykorzystuje się ją do produkcji podzespołów do pojazdów ciężarowych. O szczegółach opowiedział nam Krzysztof Hyzopski, Globalny Lider Symulacji, pracujący w fabryce ZF CV Systems we Wrocławiu.

Witold Hańczka: Technologia Digital Twin polega na tworzeniu cyfrowego modelu prawdziwego obiektu. Domyślam się jednak, iż to dopiero początek drogi. Wyobraźmy sobie, iż mamy w komputerze obraz np. części samochodowej, którą chcemy produkować. Jakie są kolejne etapy działań?

Krzysztof Hyzopski: W naszej nomenklaturze ten cyfrowy model jest w głównej mierze zestawem multidyscyplinarnych obliczeń i symulacji dotyczących testów fizycznych (tych w laboratorium, na torze testowym lub na drodze). Czasami ten model reprezentowany jest przez algorytm ML lub AI stworzony na podstawie dużej ilości danych. Odpowiadając skupię się na etapach dookoła Digital Twin. Zakładając, iż mamy obraz części, która jest jednocześnie produktem, to w pierwszej kolejności – jak w przypadku każdego projektu – musimy wiedzieć, jakie wymagania (np. testowe) musi spełnić ta cześć. W dalszej części tworzymy do nich modele CAD oraz symulacyjne odpowiedniki testów. jeżeli ta część należy do grupy, która już posiada swój Digital Twin, to musimy tylko zaadoptować te multidyscyplinarne modele symulacyjne do nowego kształtu, wymagań (jeśli warunki testowe nie odbiegają od tych znanych), i dokonać pełnej pętli obliczeniowej.

Jeśli wyniki są pozytywne w zakresie zmienności (statystyczna ocena wpływu zmiennych na produkt pod względem funkcji, żywotności, itp.) to możemy taką część zwolnić do produkcji oraz ograniczonej lub, w skrajnych przypadkach pominiętej, walidacji fizycznej. Kolejnym etapem może być stworzenie cyfrowego odpowiednika dla konkretnego etapu produkcyjnego (np. testu końcowego). Taki cyfrowy bliźniak produkcyjny pozwala też modyfikować linie produkcyjne w środowisku wirtualnym bez potrzeby zatrzymania prawdziwych linii. Dokonuje się tego dopiero kiedy najlepszy wariant, konfiguracja zostanie sprawdzona na poziomie Digital Twin.

Czy aby wykonywać symulacje, testy (np. te dotyczące trwałości) do cyfrowej rzeczywistości musimy przenieść poza samym produktem także środowisko, w którym będzie funkcjonował? A więc w przypadku części samochodowej – cały pojazd, drogi z różnymi nawierzchniami, warunki środowiskowe i klimatyczne etc.?

Najkrótsza odpowiedź brzmi: tak. Idąc dalej, to wszystko zależy na jakim poziomie kompleksowości jesteśmy. Każde wymagania zaczynają się od pojazdu, dla którego mamy stworzyć produkt jako składową danego systemu, który będzie pracować w danych warunkach. jeżeli symulacja dotyczy całego pojazdu to takie środowisko wirtualne jest tworzone. Najlepszym przykładem jest symulacja pola widzenia kamery ADAS, dla której mamy odtworzone środowisko drogowe i analizujemy, co kamera “widzi”, czy pogoda może mieć wpływ na to, co widzi (refleksy świetlne, deszcz, itp.). Są też wykonywane symulacje systemowe z rodzaju HiL (Hardware in the Loop) lub SiL (Software in the Loop), gdzie w tym samym środowisku oceniane jest działanie systemu (np. ABS). Tego rodzaju symulacje wykonują już nasi koledzy w Hanowerze. Nadmienię, iż w tego rodzaju analizach symulowana jest znacznie większa liczba sytuacji drogowych niż w przypadku testowania na torze testowym, gdzie uwaga jest skoncentrowana na testach obowiązkowych.

Gdy schodzimy do poziomu urządzenia, droga jest opisana jako model matematyczny. Przykładowo dla oceny dynamiki mamy profil przyspieszenia w dziedzinie czasu lub częstotliwości. Profil taki jest generowany poprzez przejazd pojazdu na różnych rodzajach dróg. Symulacja daje odpowiedź, jakie są naprężenia oraz jak długo produkt może być poddawany tego rodzaju obciążeniu.