ProPoint uruchamia wirtualne fabryki

Gliwicka spółka opracowuje usługę wirtualnego rozruchu układów sterowania procesami przemysłowymi. To innowacja na skalę światową.

– Przedmiotem badań jest opracowanie usługi polegającej na tworzeniu wirtualnego środowiska (symulatora) linii produkcyjnej w celu przetestowania jej oprogramowania. Mówimy o podstawowej funkcjonalności związanej m.in. z układami sterowania, regulacji i bezpieczeństwa – wyjaśnia Szymon Bysko, kierownik działu symulacji firmy ProPoint sp. z o. o. sp. k.

Stworzenie symulatora linii produkcyjnej umożliwiającej jej przetestowanie nie jest łatwym zadaniem. Dodatkową trudnością w tworzeniu wirtualnego modelu procesu są fragmenty linii technologicznej pracujące jako procesy ciągłe. W tym przypadku mówimy o wyzwaniu i innowacyjności, ponieważ usługa pozwala na jednoczesne sprawdzenie wszystkich systemów, tj. robotów, sterownika PLC, systemu wizualizacji oraz systemu nadrzędnego.

Do tej pory ProPoint otrzymywał dokumentację projektową od inwestora, na podstawie której przygotowywał wstępne oprogramowanie i w oparciu o nie odbywał się rozruch rzeczywistych urządzeń.

– Obecnie tworzymy symulator tego obiektu i zanim pracownik ma okazję go zobaczyć, w środowisku stworzony już jest model (tzw. wirtualny bliźniak), na podstawie którego przeprowadzany jest wirtualny rozruch – opisuje Szymon Bysko.

Procedury więc są identyczne, natomiast oprogramowanie staje się w pełni przetestowane i pozbawione błędów, co znacznie zmniejsza czas całej operacji oraz ryzyko niedopasowania rozwiązania, a co za tym idzie – również koszty.

Rozruchy instalacji dzielą się na dwa zasadnicze elementy: procesy dyskretne oraz procesy ciągłe.

Elementami części dyskretnej mogą być w praktyce np. podajniki lub roboty. W trakcie trwania wirtualnego rozruchu można wychwycić błędy konstrukcyjne, np. wynikające z ograniczeń fizycznych (zasięg robota), a także błędy w dokumentacji elektrycznej i pneumatycznej (np. dobór niewłaściwych urządzeń).

Dzięki iteracyjnej korekcie pomyłek inwestor jest w stanie poprawić swoją dokumentację odpowiednio wcześniej i uniknąć kosztów związanych z niewłaściwym montażem urządzeń na hali produkcyjnej lub zamówieniem nieodpowiednich komponentów. Dotychczas takie błędy były wychwytywane dopiero na etapie rozruchu istniejącej już linii produkcyjnej.

– Tworząc symulator, wykonujemy model danego urządzenia ze wszystkimi jego cechami, takimi jak kinematyka i dynamika. Wszystko to realizujemy w środowisku wirtualnej fabryki opartym na dokumentacji i danych związanych z jej projektem – wyjaśnia kierownik.

Bardzo często technologia wymaga, aby pomiędzy procesami dyskretnymi występowały procesy ciągłe, czyli takie, których celem jest stabilizacja istotnej dla procesu wielkości fizycznej (np. temperatury, ciśnienia, przepływu). Jako przykład takiego procesu można podać proces wypalania ceramiki w piecu tunelowym.

– W takim procesie mamy zarówno procesy dyskretne związane z transportem materiału, jak i procesy ciągłe polegające na utrzymywaniu produktu w piecu zgodnie z zadaną krzywą temperaturową – podkreśla Tomasz Kłopot, pracownik Instytutu Automatyki na Wydziale Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej, która jest zaangażowana jako podwykonawca w zakres związany z procesami ciągłymi.

Zespół naukowców dostarczy komponenty, które będą opisywały właściwości fizyczne elementów linii produkcyjnych typu wymiennik ciepła, reaktor itp.

Dotychczas oprogramowanie modyfikowano na zasadzie kopiowania fragmentów kodu z już istniejącego programu, bez możliwości jego przetestowania. Przy obecnej złożoności systemów produkcyjnych wprowadzenie nawet najmniejszej modyfikacji ma wpływ na działanie całego systemu.

Wirtualny rozruch pozwala przewidzieć konsekwencje takiej zmiany i przygotować oprogramowanie eliminujące błędy bądź dostosowujące system do zmian, tak aby w przypadku uruchamiania realnych systemów nie pojawiały się kłopotliwe problemy wymagające czasochłonnych i kosztownych modyfikacji.

Dodatkową korzyścią z rozwiązania jest możliwość przeszkolenia personelu mającego obsługiwać linie, zanim te powstaną. Przekłada się to na zmniejszenie kosztów przy jednoczesnym wzroście precyzji terminów. Można również przewidzieć i przetestować cykl produkcyjny pod względem zwiększenia jego efektywności, na co do tej pory rzadko decydowały się firmy z uwagi na ryzyko związane z uszkodzeniem lub nawet zatrzymaniem linii produkcyjnej.

– Technologia opracowana przez zespół jest innowacyjna na skalę światową, gdyż oferuje rozwiązanie kompleksowe, łączące w sobie podejście uwzględniające procesy dyskretne i ciągłe, oraz „szyte na miarę”. Jest ono oparte na indywidualnych wymaganiach podmiotów zamawiających, a schemat modeli nie jest powielany. W przypadku tego przedsięwzięcia jesteśmy stawiani na równi z najlepszymi – dodaje Szymon Bysko.

Projekt jest podzielony na cztery części. Obecnie kończy się etap trzeci i rozpoczyna ostatni, związany głównie z wdrożeniem.

Finał planowany jest na koniec września tego roku. Można stwierdzić, że od października rozwiązanie stanie się faktem i usługa wirtualnego rozruchu będzie w pełni gotowa do stosowania.