Przemysł 4.0: bliźniaki cyfrowe i wirtualne uruchomienie

Przemysł 4.0 to termin określający czwartą rewolucję przemysłową: fabryki, w których maszyny, czujniki i systemy IT są ze sobą połączone i stale wymieniają dane. W budownictwie mówi się odpowiednio o Build 4.0. Dla projektanta technicznego oznacza to, że model 3D nie jest już gotowy, gdy zostały narysowane rysunki — żyje dalej jako podstawa do symulacji, eksploatacji i ciągłej aktualizacji. Cele kompetencyjne kształcenia wyraźnie wskazują, że powinieneś być w stanie uczestniczyć w rozwoju i ciągłej rewizji cyfrowych bliźniaków.

Cyfrowa bliźniaczka jest cyfrową kopią urządzenia fizycznego, maszyny lub budynku, którą się aktualizuje, aby odzwierciedlała rzeczywistość. Może to być linia produkcyjna, gdzie bliźniaczka pokazuje bieżące dane czujnikowe, lub model budynku, który jest aktualizowany za każdym razem, gdy zmienia się. Chodzi o to, aby można było analizować, symulować i planować na bliźniaczce zamiast eksperymentować na urządzeniu fizycznym. Bliźniaczka, która nie jest weryfikowana, szybko traci na wartości — dlatego zarządzanie dokumentami i dyscyplina weryfikacji to kluczowe zadanie.

Wirtualne uruchomienie (virtual commissioning) oznacza, że zakład produkcyjny jest testowany jako symulacja, zanim zostanie zbudowany lub uruchomiony. Ruchy robota, przenośniki i logika sterowania są testowane względem modelu 3D, aby znaleźć kolizje, wąskie gardła i błędy programu na ekranie. Skraca to znacznie fizyczne uruchomienie i zmniejsza ryzyko kosztownych zatrzymań. Wkład projektanta technicznego to modele, które są geometrycznie prawidłowe i ustrukturyzowane, aby oprogramowanie symulacyjne mogło je użyć.

Gdy trzeba zrobić cyfrowy bliźniak czegoś, co już istnieje — starą halę fabryczną, budynek do odnowienia — zazwyczaj zaczyna się od skanowania 3D. Skaner laserowy mierzy otoczenie jako chmurę punktów: miliony punktów pomiarowych ze współrzędnymi. Chmura punktów jest przetwarzana w oprogramowaniu, gdzie skany z wielu pozycji są rejestrowane razem w jednym wspólnym układzie współrzędnych, szum jest usuwany, a chmura jest używana jako podstawa do modelowania części budynków — proces często zwany scan-to-BIM. Cele kompetencji wymagają dokładnie, że możesz pracować ze skanowaniem 3D i wykonać przetwarzanie chmury punktów w odpowiednim programie.

• 01Wirtualna rzeczywistość (VR): użytkownik całkowicie wchodzi w wirtualny model — np. przejście przez budynek przed jego zbudowaniem lub szkolenie bezpieczeństwa na obiekcie.
• 02Rzeczywistość poszerzona (AR): informacja cyfrowa jest nakładana na rzeczywisty świat poprzez tablet lub okulary — np. model instalacji wyświetlany na surowej betonowej ścianie na placu.
• 03Oba wymagają, aby model był umieszczony prawidłowo w układzie współrzędnych i miał rozsądny stopień szczegółowości — ciężkie modele muszą być często uproszczone, aby działały płynnie.
• 04Typowe zastosowania: przeglądy projektu z klientami, instrukcje montażu na miejscu i informacje operacyjne wyświetlane bezpośrednio na komponencie.

Technologie zmieniają nazwy i dostawcy na przestrzeni lat, ale wzór jest stabilny: Dane o instalacji fizycznej są zbierane w model, a model jest wykorzystywany do podejmowania decyzji, testowania i dokumentowania. Projektant techniczny, który potrafi zarówno dokładnie rysować, jak i utrzymywać model żywy przez rewizje, jest kręgosłupem tego wzoru — dlatego właśnie cyfrowe bliźniaki znajdują się w celach kompetencji rozporządzenia, a nie tylko w broszurach promocyjnych.