Znaczenie cyfrowego bliźniaka w inżynierii maszyn i urządzeń

Wywiad z Timm Hauschke, dyrektorem Master Data Business w firmie Eplan. Timm Hauschke zaczynał jako konsultant w Eplan w 1999 r., później przeniósł się do zarządzania produktem w dziale Automated Engineering i od końca 2018 r. pełni funkcję szefa „Master Data”.

Bezproblemowa integracja w oparciu o otwarte standardy z perspektywy Eplan

tec.news: Analizując cyfrowe tworzenie systemów automatyzacji, jak rozwinęła się ta dziedzina w Eplan na przestrzeni lat?

T. Hauschke: Zasadniczo jego korzenie sięgają czasów założenia Eplan w 1984 r. – kiedy podjęto pierwsze próby narysowania schematu bez użycia papieru i długopisu. Był to zasadniczo prekursor pierwszego cyfrowego bliźniaka. Tak więc to, co teraz robimy, to opisywanie cyfrowej reprezentacji maszyny lub elementu wyposażenia w sensie automatyki elektrotechnicznej. Możemy to zrobić za pomocą  dokumentacji Eplan i na tym polega silny rozwój, jaki obserwujemy w tej dziedzinie w Eplan na przestrzeni lat.  Dokonaliśmy przeskoku od abstrakcyjnych schematów obwodów do świata fizycznego poprzez cyfrowe odwzorowanie fizycznej szafy sterowniczej w formacie 3D. Możemy w ten sposób pokazać, jak powinna być idealnie zbudowana w rzeczywistości. Połączenie informacji ze schematu z modelem 3D szafy sterowniczej stanowi podstawę do zautomatyzowanej produkcji szafy sterowniczej. Dane mogą być przesyłane bezpośrednio do maszyn produkcyjnych – na przykład dla Rittal. Wycięcia i otwory mogą być sterowane automatycznie; podobnie montaż przewodów, w tym określanie ich długości, mogą być też zautomatyzowane.

Jeśli pójdziemy o krok dalej w odniesieniu do działania sprzętu, opisane powyżej dokumenty cyfrowe również odgrywają dziś bardzo ważną rolę. Rittal oferuje swoim klientom kieszeń na cyfrowe schematy połączeń, tzw. Rittal ePocket, do której klient za pomocą kodu QR i uzyskuje dostęp do cyfrowej dokumentacji urządzenia lub szafy sterowniczej bezpośrednio przez Eplan Cloud. Umożliwia to wydajną analizę błędów, a jednocześnie minimalizuje przestoje.

tec.news: W jaki sposób i w jakim momencie widzi Pan rolę producenta komponentów?

T. Hauschke: Wszystko zależy od danych urządzenia – i tu zaczyna się współpraca z firmą HARTING: wymagania stawiane producentom komponentów są dziś znacznie wyższe niż kiedyś. Wszystkie informacje wymagane dla urządzenia muszą być dostępne cyfrowo i jednolicie, aby nasz wspólny klient mógł je inteligentnie przetwarzać zgodnie z omówionym właśnie łańcuchem wartości. W ten sposób klient może czerpać pełne korzyści.

W przeszłości koncentrowano się wyraźnie na komponencie fizycznym i dbano o zgodność ze specyfikacjami technicznymi. Dziś cyfrowy bliźniak produktu ma przynajmniej takie samo znaczenie. Oprócz opisu reprezentacji fizycznej należy zdefiniować dalsze reprezentacje cyfrowe: w jaki sposób komponent wraz ze wszystkimi jego informacjami alfanumerycznymi może być przedstawiony na schemacie obwodu lub później w procesie komercyjnym, aby można go było skonfigurować lub zamówić?

Istotne są zawsze informacje wymagane przez projektanta, aby móc sprawnie stworzyć dokumentację urządzenia.

Dzięki ECLASS jako neutralnemu systemowi semantyki i klasyfikacji danych oraz naszemu standardowi Eplan Data Standard, który opisuje niezbędne informacje inżynierskie, opracowaliśmy skuteczne rozwiązanie powyższych problemów i zminimalizowaliśmy wysiłek potrzebny do wygenerowania danych.

tec.news: Patrzymy na cyfrowego bliźniaka na różnych poziomach: w tym przypadku na poziomie szafy sterowniczej jako całości. Pan jest użytkownikiem pojedynczych komponentów z cyfrowymi bliźniakami, ale używa ich Pan również do tworzenia komponentów z cyfrowymi bliźniakami?

T. Hauschke: Zgadza się. Urządzenie cyfrowe jest najmniejszą jednostką, a projektant za pomocą naszego oprogramowania składa system czyli szafę sterowniczą, która z kolei jest również cyfrowym odwzorowaniem. Jeśli przyjrzymy się na przykład linii produkcyjnej z pięcioma maszynami, to również otrzymamy cyfrowego bliźniaka. Ten rodzaj kaskadowania jest celem powłoki administrowania zasobami.

tec.news: Tak więc cyfrowy bliźniak ma o wiele więcej zastosowań niż zwykłe stworzenie szafy sterowniczej lub czegoś podobnego – czy sądzi Pan, że w przyszłości umożliwi to również usługi związane z cyklem życia?

T. Hauschke: Tak, jak najbardziej. Wzajemna interakcja jest tutaj oczywiście ważna: jak uzyskać dane z produkcji, aby zostały przesłane z powrotem przez bliźniaka produkcyjnego? Innymi słowy, w jaki sposób można rejestrować dane na żywo z systemu w celu analizy itp.?

tec.news: Stowarzyszenie IDTA (Industrial Digital Twin Association) postawiło sobie za zadanie ujednolicenie opisu funkcjonalnego cyfrowego bliźniaka za pomocą powłoki administrowania zasobami (AAS). Jak ocenia Pan te działania normalizacyjne?

T. Hauschke: Od dłuższego czasu pracujemy w kontekście ECLASS (patrz ramka) nad stworzeniem podstawy dla tego zadania zgodnie z opisem IDTA dla cyfrowego bliźniaka. W związku z tym jesteśmy bardzo zainteresowani pomocą w kształtowaniu tych otwartych standardów i aktywnym towarzyszeniem temu procesowi. Uważam, że jest to idealny sposób na tworzenie aplikacji referencyjnych i tworzenie modeli części, tak aby koncepcja teoretyczna mogła być uzupełniona praktycznym doświadczeniem. Przyszłość pokaże, jak daleko może to ostatecznie zajść. Decydującą rolę odegra sposób, w jaki firmy wykorzystają tę wiedzę. Powłoka administrowania zasobami to zupełnie nowy model informacji. Procesy opisu i dokumentacji tego modelu znacznie różnią się od podejścia stosowanego przez ostatnie 50 lat. Szczególnie, że istnieje tak wiele systemów poprzemysłowych, że każda zmiana wymaga czasu. W przypadku nowych systemów jest to z pewnością ważny krok, który należy wykonać.

tec.news: Czy działania ECLASS i IDTA będą w przyszłości koordynowane?

T. Hauschke: ECLAS i IDTA są zjednoczone w partnerstwie. Czynimy duże postępy w tym, aby model informacyjny ECLAS stał się podstawowym elementem powłoki zarządzania zasobami w odniesieniu do tego, jak urządzenia powinny być klasyfikowane i opisywane. ECLAS dostosował odpowiednio model informacji i  dodał tak zwaną klasę zastosowań zasobów, co można określić jedynie jako doskonałą interakcję. Nie ma to zastrzeżonego formatu, ponieważ ECLASS jako standard jest zgodny z IEC i nadaje się do odczytu maszynowego. Gdybym nie miał podstaw do komunikacji maszyna-maszyna, nawet najlepszy system informatyczny by mi nie pomógł. W tym kierunku istnieje ścisła koordynacja z IDTA. Na przykład należy tu wspomnieć o cyfrowej tabliczce znamionowej, która jest semantycznie ściśle skoordynowana po obu stronach.

tec.news: Jak postrzega Pan aspekt aktywnej powłoki zarządzania aktywami z perspektywy ECLAS?

T. Hauschke: Moim zdaniem jest jeszcze wiele aspektów do omówienia, ponieważ obecnie istnieje wiele różnych spojrzeń na przesył danych na żywo. Obecnie obserwujemy tu dużą dynamikę. Po stronie ECLASS mogę powiedzieć, że wszystko, co dzisiaj zmapujemy, zostanie wykorzystane 1:1 w kierunku cyfrowego bliźniaka. Jesteśmy bardzo dobrze przygotowani do zakotwiczenia tych informacji w systemie klasyfikacji i semantyce, tak aby informacje mogły być przekazywane i efektywnie wykorzystywane.