Oprogramowanie Simcenter Amesim służy do opracowywania „najbardziej energooszczędnych krosien tkackich na rynku”

Pionier w dziedzinie krosien

Szybkość działania ma ogromne znaczenie w branży maszyn produkcyjnych. Prędkość ma ogromne znaczenie przy produkcji papieru z recyklingu czy specjalistycznych tkanin, jednak nie należy do niej dążyć za wszelką cenę. W XXI wieku producenci mierzyli się już z nowymi wyzwaniami środowiskowymi, a także z jednym z największych kryzysów ekonomicznych w najnowszej historii. Niezależnie od rodzaju produkcji konieczne jest oszczędzanie energii.

W 2009 roku powstało konsorcjum ESTOMAD (Energy Software Tools for Sustainable Machine Design), które skupiło przedsiębiorstwa z branży i instytuty badawcze, takie jak LMS International (dziś Siemens Digital Industries Software), Flanders’ Mechatronics Technology Centre, JOBS, EC Engineering, Institute of Industrial Technologies and Automation, FIDIA i Katolicki Uniwersytet Lowański (Belgia). Ten europejski projekt badawczy ma na celu opracowanie procesu rozwoju maszyn, który uwzględni wydajność energetyczną jako kluczowy element projektu.

Picanol to jedna z firm zaangażowanych w projekt ESTOMAD. Picanol opracowuje i produkuje zaawansowane technologicznie krosna, które działają w oparciu o technologię pneumatyczną oraz rapiery. Firma już od 75 lat zajmuje pozycję pioniera w branży maszyn tekstylnych i stała się wiodącym, globalnym graczem. Poza centralą w belgijskim Ypres Picanol Group prowadzi zakłady w Azji, Europie i Stanach Zjednoczonych. Dziś z maszyn Picanol korzysta około 2600 tkalni na całym świecie, co oznacza około 130 tysięcy krosien.

Dążąc do wydajności energetycznej

Wyśrubowane wymagania rynkowe i ostra konkurencja sprawiają, że firmy z branży maszyn produkcyjnych muszą sprawniej projektować swoje produkty. Producenci muszą dostarczać doskonale działające maszyny, które odpowiadają wysokim wymaganiom BHP. Cały czas pojawiają się jednak coraz nowsze innowacje. Wszystko to sprawia, że symulacje na wczesnym etapie prac są niezbędne, by coraz szybciej wprowadzać na rynek innowacyjne produkty. Branża doświadczyła również zmiany, jeśli chodzi o oczekiwania klientów.

– Cena zakupu i wydajność nie są już jedynymi aspektami, które trzeba rozważyć – tłumaczy Kristof Roelstraete, kierownik ds. badań i rozwoju w firmie Picanol. – Coraz więcej klientów decyduje się na maszynę, która gwarantuje optymalny całkowity koszt posiadania. Pod uwagę bierze się już nie tylko początkową inwestycję, ale również koszty operacyjne i utrzymanie w całym cyklu życia.

Ze względu na rosnące ceny energii jej niskie zużycie jest kluczowym elementem zarządzania kosztami operacyjnymi. Nasze maszyny muszą zapewniać najwyższą jakość tkanin przy jak najniższym całkowitym koszcie utrzymania. Skupiliśmy nasze wysiłki na efektywności energetycznej, aby w ten sposób uzyskać znaczącą przewagę konkurencyjną.

Wsparcie skalowalnej optymalizacji

W ramach projektu ESTOMAD Picanol zwiększa wydajność energetyczną swoich maszyn, nie szkodząc przy tym ich skuteczności. Współpracując z Uniwersytetem Lowańskim, inżynierowie R&D firmy Picanol przygotowali model przepływów energii w głównym układzie napędowym krosna. Było to skomplikowane zadanie, taki model musi bowiem dokładnie prognozować wszystkie wewnętrzne przepływy energii i ujawnić jej utratę. Musi szczegółowo odzwierciedlać zachowanie energii dla każdego komponentu i zapewnić integrację z globalnym, multifizycznym środowiskiem maszyny. Konsorcjum ESTOMAD wybrało oprogramowanie Simcenter Amesim™ od firmy Siemens Digital Industries Software na platformę symulacji systemów mechatronicznych, która posłuży do badań nad zarządzaniem energią w maszynach przemysłowych. Simcenter Amesim pozwala inżynierom w spójny sposób analizować przepływy energii we wszystkich układach krosna: od mechanizmu zasilającego, przez silnik, przekładnie i główny wałek.

Graficzny interfejs użytkownika (GUI) Simcenter Amesim oraz biblioteki komponentów mechanicznych zostały odpowiednio zaktualizowane, aby pomóc inżynierom projektować przyjazne dla środowiska maszyny i wesprzeć skalowalną optymalizację przepływów energii. Inżynierowie firmy Picanol optymalizują projekt maszyny już od początkowych etapów pracy, uznając wydajność energetyczną za kluczowy atrybut.

Na kolejnym etapie procesu rozwoju pracownicy łączą oprogramowanie Simcenter Amesim i Simcenter 3D od firmy Siemens Digital Industries Software, tworząc środowisko kosymulacji. Korzystając z nowych funkcji Simcenter Amesim, mogą symulować i optymalizować nawet najbardziej złożone mechanizmy 3D maszyny tkackiej, które wymagają szczegółowego modelowania zjawisk dynamicznych i kinematycznych, a w ten sposób osiągnąć bardziej ekologiczny projekt.

Narzędzie edycji modeli na platformie Simcenter Amesim można wykorzystać do natywnej integracji wszystkich zmiennych dotyczących mocy i energii, co oznacza, że tworzenie i ocena poszczególnych komponentów pod kątem zużycia energii odbywa się w prosty i szybki sposób. W ramach projektu ESTOMAD i dzięki szczególnemu zaangażowaniu Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego inżynierowie firmy Picanol mogli bezproblemowo połączyć program Simcenter Amesim ze środowiskiem MATLAB®, aby przeprowadzić identyfikację parametrów. Projekt Picanol-ESTOMAD wykazał dokładną korelację między modelami Simcenter i pomiarami wykonanymi na maszynach tkackich – był to bardzo istotny wniosek, który pomoże usprawnić procesy rozwoju maszyn w przyszłości.

Wykorzystanie inżynierii systemów opartej na modelu

Szerokie portfolio rozwiązań Siemens Digital Industries Software wspiera firmę Picanol na wczesnych etapach optymalizacji maszyn, umożliwiając zbilansowanie wszystkich kluczowych aspektów działania, wytrzymałości, hałasu i drgań przy minimalnym zużyciu energii.

– Bardzo cenimy sobie produkty i wsparcie firmy Siemens Digital Industries Software – podkreśla Roelstraete. – Siemens pomaga nam projektować najbardziej energooszczędne krosna tkackie na rynku. Platforma Simcenter Amesim oferuje dostęp do rozległych bibliotek komponentów, które pozwalają na opis pełnych systemów multifizycznych – jest to konieczne, jeśli chodzi o zaawansowaną inżynierię systemów w oparciu o model.Osiągnięcie tego samego efektu za pomocą języków skryptowych jak MATLAB lub Python nie byłoby możliwe.

W przyszłości pojawi się prawdopodobnie więcej projektów skupionych na oszczędzaniu energii i zarządzaniu nią – nie tylko ze względu na oczekiwane zyski, ale również jako odpowiedź na nowe wyzwania środowiskowe. Picanol ma dobrą pozycję do tego, aby osiągnąć przewagę, projektując najbardziej ekologiczne maszyny tkackie na rynku. Roelstraete przewiduje również, że inżynieria systemów w oparciu o model stanie się w najbliższych latach standardową procedurą projektową dla branży maszyn produkcyjnych.