Vedoucí společnost v oblasti automatizaci výroby a procesů používá modul Návrh mechatroniky k vývoji nových balicích strojů pro kosmetický průmysl

Nabídka flexibilních řešení pro dopravu

Když chce společnost Dr. Kurt Wolff přidat do svých lahví s kosmetikou Alpecil o 20 procent prostředku navíc jako malý prázdninový bonus pro své zákazníky, již nemusí pro výměnu nástroje zastavovat výrobní linku. Díky systému Multi-Carrier-System (MCS®) vyvinutému společnostmi Festo a Siemens PLM Software je to nyní možné pouhým stisknutím tlačítka. Pomocí softwarového modulu Návrh mechatroniky™ dokáže společnost Festo navrhnout flexibilní přepravní řešení podle požadavků zákazníka za pár minut.

Modul Návrh mechatroniky byl vyvinut společností Siemens Digital Industries Software jako nástavba CAD systému NX™. Umožňuje provádět návrh, simulace a virtuální uvedení do provozu u motorů, servopohonů a senzorů. Jedná se o aplikaci pro systémové inženýrství z různých oborů: mechaničtí, elektrotechničtí a softwaroví inženýři a odborníci na automatizaci v ní mohou vyvíjet a validovat své koncepce strojů nebo zkoumat alternativní koncepce ve sdíleném prostředí na základě požadavků zákazníků v průběhu celého projektu. Díky spolupráci na projektech v modulu Návrh mechatroniky mohou inženýři z jednotlivých oborů urychlit vývoj až o 30 procent.

V modulu Návrh mechatroniky je možné rychle navrhovat a validovat koncepty a detaily mechatroniky a využít přitom modely výrobků z CAD systému. Software kombinuje 3D modelování se simulacemi fyzikálních konceptů více těles a přesnou automatizací. Stroje a systémy lze simulovat a virtuálně provozovat pomocí skutečného řídicího systému, což eliminuje potřebu nákladné výroby prototypů.

Aplikace umožňuje společnosti Festo vytvářet digitální dvojčata strojů nebo systémů a virtuálně je uvádět do provozu. Model stroje je připojen ke skutečnému řídicímu systému, aby bylo možné otestovat funkčnost celé aplikace. Díky těmto funkcím mohou inženýři mechatroniky výrazně urychlit uvádění stroje do provozu.

Návrh mechatroniky vylepšuje návrhové funkce NX tím, že poskytuje realistické simulační prostředí, ve kterém lze zobrazovat a simulovat fyzické síly a pohyblivé objekty. Aplikace využívá fyzikální systém Bullet, což je software s otevřeným zdrojovým kódem pro simulace fyzikálních vlastností nedeformovatelných a neelastických těles. Posloupnosti pohybů jsou definovány pomocí virtuálního vačkového profilu, který lze vizualizovat a optimalizovat v Ganttově diagramu.

„Bereme komponenty z NX a vdechujeme jim život,“ říká Stefan Blaschke, projektový manažer systému Multi- Carrier-System, který se podílí na implementaci přepravních řešení pro společnost Festo a jejich zákazníky po celém světě. Modul Návrh mechatroniky umožňuje simulovat pohyb jednotlivých unašečů v průběhu celého výrobního procesu.

Společný vývoj společností Festo a Siemens

Na vývoji systému MCS® spolupracovaly společnosti Festo a Siemens s cílem nabídnout flexibilní balicí stroje pro kosmetický průmysl. Klíčovým požadavkem zákazníků v tomto odvětví je možnost plnit a balit různé výrobky na jedné výrobní lince. Díky systému MCS mohou výrobci této flexibility dosáhnout pomocí malých motorizovaných nosičů, které přepravují kontejnery do jednotlivých stanic za účelem jejich plnění, označování nebo balení.

Tento přepravní systém dokáže uspokojit ty nejnáročnější požadavky na flexibilitu a inteligenci výrobního procesu. Jednotlivé části systému MCS na výrobní lince (včetně návratových drah pro nosiče) jsou propojeny nákladově efektivním konvenčním dopravním systémem.

S příchodem Průmyslu 4.0 a digitálních závodů lze flexibilní řešení přepravy využít také v dalších oblastech a aplikacích, například na montážních linkách. Z tohoto důvodu začaly společnosti Festo a Siemens nabízet systém MCS širšímu okruhu zákazníků. Systém firmám umožňuje efektivněji navrhovat přepravní řešeni, aby nemusely objevovat již objevené.

„Pro použití produktu Návrh mechatroniky jsme se rozhodli ze dvou základních důvodu“ říká Blaschke. „Zaprvé jsme potřebovali způsob, jak zjistit, zda dokážeme uspokojit požadavky zákazníků na rychlost cyklu, výstupy atd., a za druhé nám chyběl efektní způsob, jak prezentovat výsledky vývoje. V modulu Návrh mechatroniky můžeme přehledně a srozumitelně vizualizovat pohyb jednotlivých unašečů nebo skupin unašečů. Na druhou stranu jsme potřebovali spolehlivý simulační nástroj, který by nám umožnil přesně navrhnout systém Multi-Carrier-System zohledňující související fyzikální jevy.“

Knihovna připravených kinematických CAD modelů

Do systému Návrh mechatroniky je možné importovat komponenty a sestavy z NX nebo jiných CAD systémů, přiřadit jim fyzikální a kinematické vlastnosti a definovat omezení. Modely lze poté uložit do knihovny a opakovaně je používat spolu s jejich vlastnostmi. Společnost Festo do aplikace Návrh mechatroniky například importovala všechny důležité komponenty systému MCS, což značně urychlilo návrh nových systémů.

Systém MCS® umožňuje ve výrobě dosáhnout maximální flexibility díky volné a synchronní přepravě součástí do jednotlivých stanic na výrobní lince. Společnost Festo vyvíjí mechatronické komponenty MCS, například lineární motory, nosiče, senzory, propojení a montážní komponenty, zatímco společnost Siemens Digital Industries Software poskytuje elektroniku a software pro řízení přepravy. Tento flexibilní přepravní systém společnosti Festo a Siemens nabízejí společně. Lze jej volně konfigurovat, snadno integrovat do existující logistiky a modulárně kombinovat s existujícími řešeními přepravy.

„Po zadání požadavků zákazníků můžeme během několika minut vygenerovat první výsledky, které pak samozřejmě musíme ještě optimalizovat,“ vysvětluje Blaschke. „Protože jsme do modelů NX přidali kinematické vlastnosti, návrh se výrazně urychlil.“

Parametry zákazníka (délka pracovního cyklu, zrychlení atd.) lze přenést do šablony systému Návrh mechatroniky pomocí uživatelského rozhraní aplikace. Parametry zachycují nezbytný rámec pro návrh řešení přepravy z hlediska jejich fyzikálních vlastností. Dá se to chápat jako obecný kinematický model, jehož dynamické vlastnosti tyto parametry řídí. Konfiguraci systému definují projektoví inženýři podle požadavků zákazníka, rozvržení výrobní linky a dalších faktorů.

Video animace jako přidaná hodnota pro zákazníky

Chování řešení přepravy lze simulovat ve 3D prostředí podle zadaných parametrů a toto prostředí poté zaznamenat jako video animaci a ukázat zákazníkovi.

„Tato funkce je na trhu jedinečná. Díky ní mají naši zákazníci již v počátečních fázích cenové nabídky jistotu, že se dočkají funkčního řešení,“ říká Blaschke.

Modul Návrh mechatroniky však nenabízí pouze animované obrázky – data simulací lze exportovat do různých formátů, například pro kontrolu zatížení jednotlivých segmentů motoru.

„Modul Návrh mechatroniky nám umožňuje dosáhnout výrazných časových úspor při navrhování strojů a systémů,“ zdůrazňuje Blaschke.

K dosažení těchto časových úspor je však nutné ze začátku vynaložit určité úsilí. Blanche vysvětluje, že ačkoliv příprava jednotlivých komponent je poměrně rychlá, modelování kompletního systému se všemi jeho fyzickými vlastnostmi pro uložení v knihovně vyžaduje více času na přípravu.

V budoucnu bude pro uživatele simulačních aplikací společnosti Siemens Digital Industries Software ještě snadnější navrhovat komponenty pohonů od společnosti Festo. Společnost ve spolupráci s katalogy součástí CADENAS 3D plánuje nabídnout svým zákazníkům připravené kinematické lineární motory a další komponenty ke stažení. To je další důvod, proč zvolit komponenty společnosti Festo – kupující může před vytvořením objednávky komponenty vyzkoušet a zjistit, zda splňují jeho požadavky.