Digitaalinen kaksonen rullamuovauskoneen simuloinnissa

Abstract

Opinnäytetyö keskittyy rullamuovauskoneen digitaalisen mallin virtuaalisen käyttöönottoalustan kehitystyöhön. Työn tilaajana toimi Samesor Oy, joka valmistaa automatisoituja koneita ja tuotantosoluja ohutmetalliteollisuuteen. Opinnäytetyöaiheen tarkoituksena oli tutkia digitaalisen kaksosen soveltuvuutta rullamuovauskoneen simuloinnissa ja kehittää heidän rullamuovauskoneen 3D-mallista ja TIA Portalilla tehdystä logiikkaohjelmasta digitaalinen malli, jota työn tilaaja pystyy käyttämään valmiina pohjana heidän tulevissa hankkeissaan, joissa tarvitaan tuotantosolun simulointia automaatiojärjestelmän toimivuuden varmistamiseksi sekä automaatiosuunnittelun tueksi.

Digitaaliseen malliin ja virtuaaliseen käyttöönottoon liittyvän tutkimustyön aikana käytettiin lähdemateriaalina simulointiin liittyviä tutkimuksia, eri simulointiohjelmistojen tarjoamaa tietokirjallisuutta sekä simuloinnin ohjelmointiin liittyvää kokemusperäistä tietoa. Työn alussa perehdytään digitaalisen kaksoseen yleisellä tasolla, josta teoreettinen osuus etenee muun muassa digitaaliseen mallin ja virtuaalisen käyttöönoton käytettävyyteen, soveltuvuuteen sekä tarvittavaan tiedonsiirtoprotollaan. Lisäksi perustellaan käytetyn simulointiohjelmiston valinta. Opinnäytetyössä myös esitetään rullamuovauskoneen simuloinnin ohjelmointityö kokonaisuudessaan ja kerrotaan ohjelmoitujen skriptien vaikutuksesta digitaalisen mallin toimintaan.

Opinnäytetyön aikana havaittiin, että tuotantosolun digitaalisella mallilla suoritettu virtuaalinen käyttöönotto tuo eniten etuja automaatiosuunnitteluun tueksi ja se mahdollistaa ajallisia, taloudellisia sekä laadullisia hyötyjä, joiden avulla tuodaan konetuotantoon lisää läpinäkyvyyttä ja reagointikykyä. Ohjelmoinnin aikana huomattiin, että virtuaalinen käyttöönotto on työmäärällisesti suuri projektin alkuvaiheessa, jolloin se kuormittaa suoraan henkilöstöresursseja. Eli simulointiympäristön rakentamiseen tarvittava työmäärä korreloi logiikkaohjelmasuunnittelun vaatimaa työmäärää, jos yrityksessä ei ole kokemusta simulointiohjelmistoista. Havaintojen perusteella todettiin virtuaalisen käyttöönoton käytettävyyden paranevan, kun sen työkalut ja menetelmät ovat tulleet tutuiksi. Virtuaalisen käyttöönottoon liittyvään työmäärään vaikuttaa myös digitaalisen mallin toiminnallinen tarkkuus.