Simülasyon: Konseptten sanal ikize
4 Haziran 2025, Çarşamba, Endüstri 4.0 tarihinde yayınlandı
Simülasyon: Konseptten sanal ikize
Üreticiler gerçek tasarımları ilk seferde doğru yapmak için simülasyonun gücünden nasıl faydalanabilir? Fabrika tasarımı için bilgi elde etmek üzere simülasyondan yararlanma fikri, bilgisayarların dahi öncesine uzanan bir konsepttir. Simülasyonun ilk örnekleri, mühendislerin süreçleri ve tasarımları büyük ölçekte uygulamadan önce küçük ölçekte test edebilmelerini sağlayan fiziksel modellerdir. Aynı temel prensipler halen geçerli olsa da günümüzde simülasyon sanal ortamda gerçekleşmektedir. Bu, değişkenlerin sonuçlar üzerindeki etkisini test etmek amacıyla karmaşık süreçler oluşturmak için çok daha büyük bir kapasite sunar. Nitekim yapay zeka tabanlı teknolojiler, bu esneklik ve karmaşıklık düzeyine ulaşmada önemli rol oynamıştır.Sınırsız Simülasyon
Simülasyondaki bir sonraki aşama, daha bütünsel bir yaklaşıma geçiştir. Robot ve PLC simülasyonunu gerçekleştirmek üretimde artık standart hale gelmiştir. Fabrikaların otomasyon ve kontrol sistemlerinin önce sanal bir ortamda test edilmeden kurulması artık nadirdir. Ancak akıllı fabrika teknolojilerinin ortaya çıkmasıyla birlikte izole makineleri veya süreçleri simüle etmeye ilişkin kısıtlamalar da öne çıkmaktadır.
IT/OT'nin bir araya gelmesi [veri yönetim sistemlerinin (IT) endüstriyel operasyon sistemleriyle (OT) entegrasyonu], simülasyon için yeni zorlukları beraberinde getirmektedir. Tek sistemli simülasyon platformları; fabrikaların veri toplaması, paylaşması, analizi ve kullanımı açısından hedeflediği bağlantıyı hesaba katmamaktadır. Bunu göz önünde bulundurarak otomotiv, ilaç ve kozmetik dahil olmak üzere birçok üretim sektörü, fabrikaların tamamını dijital ortamda birebir yeniden üretebilecek simülasyon çözümleri aramaktadır.
İş bununla da sınırlı kalmamaktadır. Operasyonlar ve tedarik zinciri yönetimi giderek daha fazla birbirine bağımlı hale gelmekte ve dijitalleşmektedir. Simülasyon modellerinin fabrika duvarlarının ötesindeki faktörleri de göz önünde bulundurması gerekecektir. Örneğin, gelen materyallerin değişkenliğinin ve tedarik zinciri kesintilerinin de dikkate alınması gerekir.
Ayrıca, farklı tesisler arasındaki sinerjileri keşfetmek, birden fazla tesisin nasıl veri alışverişi yapabileceğini incelemek ve farklı fabrikaların performansını araştırmak ve karşılaştırmak için simülasyon araçlarına olan ihtiyaç gittikçe artmaktadır. Bunun yanı sıra birçok üretici; Her Yerde Tasarla, Her Yerde Üret (DAMA) modeline doğru geçiş yaptıkça değişken girişlerle farklı konumlarda tutarlı çıktıların nasıl elde edilebileceğini belirlemek için simülasyona ihtiyaç duymaktadır.
Simülasyon stratejileri
Dijitalleştirilmiş bir fabrikanın tasarlanmasında önemli rollere sahip beş simülasyon aracı vardır: kavramları doğrulamak için Döngüde Model (MiL), Döngüde Yazılım (SiL) ve Döngüde Donanım (HiL); gerçek dünyadaki süreçleri taklit etmek ve senaryoları optimize etmek için dijital ikizler; aktif fabrikaların sürekli izlenmesi ve iyileştirilmesi için sanal ikizler.
1. Döngüde Model (MiL)
MiL, erken geliştirme aşamalarında kullanılır. SiL ve HiL adımlarına ilerlemeden önce algoritmaları test etmek için çevre modeliyle birlikte bir sistemi simüle eder. Bu aşamada, kontrol yazılımının büyük bir kısmı oluşturulabilir. Otomatik kod oluşturma, geliştirme süresini kısaltır ve insan hatasını en aza indirir.
2. Döngüde Yazılım (SiL)
SiL, gömülü yazılımdan algoritmalara ve kontrol döngülerine kadar fabrika tasarımının arkasındaki otomasyon yazılımını test eder. Yazılımı sanal bir platformda yürüterek fiziksel donanım olmadan doğrulamayı mümkün kılar. Bu erken aşama testi, daha sonra düzeltilmesi pahalıya patlayabilecek hataları yakalamaya yardımcı olur.
3. Döngüde Donanım (HiL)
Ardından sıra donanıma gelir. Bu aşama, sanal makineyi çalıştıran bir PLC veya hareket kontrolörü ile başlar. Kademeli olarak motorlar, sensörler ve görsel denetim sistemleri gibi donanım komponentleri eklenerek hibrit bir ortam oluşturulur. HiL, özellikle Gelişmiş Sürücü Destek Sistemlerini (ADAS) test etmek için otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılır.
4. Dijital ikizler
Dijital ikiz; bir ürünün, sürecin veya sistemin sanal bir kopyasıdır. Canlı verilerle bağlantılı bir 3D CAD modeli kullanarak gerçek dünyadaki davranışları yansıtır. Örneğin bir robotun dijital ikizi, üreticilerin yük, iş akışı ve diğer değişkenleri test etmesini sağlayarak daha iyi kararlar almalarına yardımcı olur.
5. Sanal ikizler
Dijital ikizler, gelişmiş davranışları simüle eden sanal ikizlere dönüşebilir. Net bir eşik olmamakla birlikte genellikle dijital ikiz, donanım bağlandığında ve gerçek fabrika ile gerçek zamanlı veri alışverişine başladığında sanal ikiz haline gelir. Bu noktada, gerçek operasyona paralel bir şekilde sürekli olarak çalışır.
Sysmac Studio: entegre geliştirme ortamı
OMRON'un simülasyon aracı Sysmac Studio; PLC'lerin, hareket kontrolörlerinin, görsel denetim sistemlerinin ve diğer otomasyon cihazlarının programlanması, simülasyonu ve izlenmesi için mühendislere gelişmiş araçlar sunar. Endüstriyel otomasyon için diğer çözümlerin ötesinde üç temel avantaj sağlar:
1. Emniyet lojiği
Emniyet, fabrika tasarımında genellikle simülasyon sağlayıcıları tarafından gözden kaçırılan bir unsurdur. Şirketler çoğunlukla sanal testlerindeki bir sistemin veya sürecin performans özelliklerine odaklanır ancak çok daha ileri bir aşamada yeniden tasarım gerektiren emniyet sorunlarını keşfeder. OMRON, 3D simülasyon platformunun emniyet lojiğini entegre etmesi sayesinde üreticilere acil durdurma, emniyet ışık bariyerleri ve sensörleri gibi fonksiyonların kapsamlı emniyet testlerini gerçekleştirme ve makine koruma kapılarının yerleştirilmesi ve programlanması için optimum stratejileri gerçekleştirme imkanı tanır.
2. Sanal hata ayıklama
Sanal bir ortamda otomasyon sistemi tasarımındaki hataları ayıklama özelliği, yalnızca birkaç simülasyon sağlayıcısının sunabileceği bir uygulamadır. OMRON, hataları tespit etmek için bir 3D hata ayıklama uygulaması oluşturmak üzere yüksek kaliteli işleme ve simülasyonu bir araya getirmiştir. Kullanıcılar, sensörlerini sanal olarak bağlayabilir ve bir makine veya hat için hata ayıklama işlemi gerçekleştirebilir.
3. Fonksiyon bloğu kütüphanesi
OMRON, simülasyon ortamının yanı sıra gerçek dünyada da kullanılabilecek bir PLC fonksiyon bloğu kütüphanesi geliştirmiştir. Bu yazılım komponentleri, PLC'ye söz konusu uygulamayı gerçekleştirmek için gereken tüm işlevleri sağlamak ve böylece tasarım sürecini hızlandırmak için bir kontrol sistemine yüklenebilen dosyalardır. OMRON'un kapsamlı deneyiminden yararlanarak kaynak, sarım, çözüm, presli geçirme aletleri, robotlar, hareket, denetim ve daha fazlasını ele alırlar. Fonksiyon blokları sanal ortamda da kullanılabilir ve çok daha ayrıntılı ve çok daha gerçekçi simülasyonlar oluşturulmasını sağlar.
Sanal simülasyonun gerçek avantajları
Simülasyon, dijital fabrikaların temel taşıdır. Servis stratejileri için bilgi sunabilen hata modu ve etkileri analizinden performans optimizasyonu için paralelleştirmeyi mümkün kılmaya ve planlama ve tasarım döngülerini %25'e kadar kısaltıp pazara sunma süresini hızlandırmaya kadar pek çok açıdan gerçek avantajlar sağlayabilir.
Simülasyon, ürün yaşam döngülerinin kısaldığı ve yenilik döngülerinin hızlandığı otomotiv endüstrisinde rekabetçi kalmak için gereken çevikliği sağlar. Örneğin, elektrikli araç aküsü üretim hattının sanal ikizi, üreticilerin ekipmana yatırım yapmadan önce iş akışlarını test etmelerine, malzeme taşıma süreçlerini optimize etmelerine ve olası darboğazları belirlemelerine olanak tanır.
Ürün tasarımında mevsimsel trendler, bölgesel tercihler ve bileşen bulunabilirliğinin göz önünde bulundurulması gereken kozmetik sektöründe, simülasyon araçları fiziksel denemeler yapılmadan önce farklı formülasyonları ve üretim kurulumlarını test edebilir.
OMRON, ortaklıklarla gelişmiş simülasyon yaklaşımlarını keşfetmek isteyen üreticilere yeni değer teklifleri sunar. IT uzmanlığıyla OMRON'un endüstriyel otomasyon bilgisini bir araya getiren bu iş birlikleri, IT sistemleri ve OT operasyonları arasında gerçek zamanlı verilerin açık ve hızlı bir şekilde paylaşılmasına olanak tanıyarak simülasyon çözümlerinin gelişmesi için platformlar sağlar.
Daha fazla bilgi için bizimle iletişime geçin