MapleSim - это продвинутый инструмент моделирования от специалистов в области математики, компании Maplesoft. Инструмент служит для вычисления физических сил, воздействующих на сложные механические системы. Результатом сотрудничества между B&R и Maplesoft стала интеграция инструментария по симуляции и моделированию в среду разработки Automation Studio и возможность создания в ней цифровых близнецов. Чад Шмитке из Maplesoft и Курт Цеэтляйтнер из B&R расскажут об очевидных преимуществах для машиностроителей и перспективе применения технологии создания цифровых копий машин.
В последнее время ходит много слухов и домыслов о цифровых близнецах. Почему же о них так много говорят, что особенного в этой технологии?
Чад Шмитке, Maplesoft:
Ажиотаж и восхищение - понятны. Эта технология способна решить любые, даже самые сложные задачи, с которыми сталкиваются машиностроители. Внедрение технологии радикально изменяет сами методы конструирования машин. В современных машинах практически не используется механическое управление, оно вытеснено программным, и с каждым годом роль программного обеспечения становиться более значимой для производительности машины. Чем гибче и сложнее машина, тем более продвинутые методы тестирования и диагностики Вам требуются для анализа.
И тут на сцену выходит технология "цифровых близнецов"?
Шмитке:
Верно. Только представьте, сколько усилий и средств требуется для создания физического прототипа, который к тому же может себя не оправдать. Если Вы имеете возможность симулировать работу, проводить тестирование ПО и даже выполнять виртуальный ввод в эксплуатацию с помощью цифрового близнеца, то уже на ранней стадии разработки у Вас есть уверенность, что ваша машина будет делать то, для чего она предназначена.
То есть, основная задача технологии призвана повысить эффективность разработки и проектирования?
Шмитке:
Да. Безусловно, именно так, но этим отнюдь не ограничивается. Машиностроители смогут использовать созданные ими модели цифровых близнецов для внедрения в свою продукцию новых функций и извлечения дополнительной прибыли. Они получат новые способы использования данных с машины в режиме реального времени для таких задач, как диагностика, профилактическое обслуживание и усовершенствованное управление.
Вы часто обсуждаете с клиентами эти аспекты технологии?
Шмитке:
Да. Есть множество мнений и идей о том, куда движутся технологии. Но я много раз слышал от клиентов, особенно от представителей малых и средних предприятий, что они не совсем понимают как начать действовать на практическом уровне. Во многом им требуется поддержка, особенно на ранних стадиях, они хотят знать, как уже после первых шагов начать получать выгоду.
Как B&R и Maplesoft готовы их поддержать?
Курт Цеэтляйтнер, B&R:
Наши клиенты обычно сразу начинают писать код, когда речь заходит о создании программного обеспечения для машин. Но при создании модели системы разработка начинается иначе - она начинается с MapleSim. Благодаря нашему сотрудничеству был создан продукт под названием B&R MapleSim Connector - программный пакет, который оптимизирует рабочий процесс между двумя инструментами и помогает нашим клиентам быстро добиться реальных результатов.
Шмитке:
Maplesoft имеет опыт академического подхода - мы фокусируемся на том, как физику машины представить в виде сухого уравнения. Сотрудничество с B&R позволило интегрировать наши инструменты для сложных вычислений в среду разработки, чтобы появилась возможность проводить симуляцию программного и аппаратного обеспечения в виртуальной среде. Наш опыт в области моделирования физических систем, инновационные решения B&R и понимание потребностей клиентов, объединены в MapleSim Connector.
Вы можете подробнее рассказать о B&R MapleSim Connector?
Цеэтляйтнер:
Пакет MapleSim Connector содержит сам MapleSim, а также дополнительные приложения от B&R для экспорта программного кода и импорта данных САПР в среду разработки Automation Studio. Кроме того, имеется функция экспорта для нашего инструмента масштабирования - SERVOsoft. Этот пакет программного обеспечения значительно упрощает взаимодействие всех инструментов и является незаменимым помощником для наших клиентов. MapleSim Connector можно скачать непосредственно с веб-сайта B&R. Пакет также будет доступен на установочных DVD-дисках в будущих коробочных версия Automation Studio. Клиенты, занимающиеся разработкой программного обеспечения, увидят, что с MapleSim и Automation Studio у них действительно есть решение, которое предлагает стабильный, хорошо отлаженный инструментарий для работы с разными инженерными дисциплинами.
Таким образом, это решение является идеальной средой для создания цифровых близнецов и безопасного тестирования?
Шмитке:
Именно так. Внедрение моделирования в среду разработки, такую как Automation Studio, открывает удивительные возможности. Вы можете протестировать систему управления без какого-либо реального риска, а затем просто загрузить её непосредственно на машину. Новые возможности ломают традиционный подход к процессу программирования и радикально меняют представление о методах создания программного обеспечения. В прошлом речь шла, разве, что о создании модели, которая помогала определить размер двигателя, но на этом, собственно, всё и заканчивалось. Но сейчас, возможности модели многократно возросли. Вы не только непосредственно контролируете сам процесс разработки, но и видите, как будет работать программное и аппаратное обеспечение. Вы даже можете произвести виртуальный ввод в эксплуатацию Вашей машины. Вы можете получать превосходные результаты, потому что у Вас есть возможность на стадии разработки легко менять любые параметры или программный код в виртуальной среде, и в дальнейшем использовать дополнительную обратную связь от машины.
Вы не могли бы описать рабочее взаимодействие между MapleSim и Automation Studio?
Цеэтляйтнер:
Прежде всего разработчик импортирует необходимые данные САПР в MapleSim для создания модели, чтобы избавиться от любых кинематических уравнений. Если у него нет данных САПР, то их можно получить при помощи компонентов MapleSim. Далее несколькими кликами мыши генерируется C-код и импортируется в Automation Studio, который можно запустить в среде симуляции или на реальном оборудовании, почти как любой другой функциональный блок. После того, как данные САПР успешно импортированы, разработчик может отобразить модель в 3D-виде в Scene Viewer от B&R. На цифровом близнеце сразу становится понятно, всё ли работает корректно. Поскольку механическая конструкция машины будет меняться в процессе разработки, нужно будет только поддерживать эту модель в актуальном состоянии, чтобы избежать неприятных сюрпризов при запуске программного обеспечения на реальной машине.
Как машиностроители смогут использовать все эти новые возможности?
Цеэтляйтнер:
С каждым годом машины становятся всё более гибкими и адаптивными, растёт их сложность и вариативность, поэтому производительность машин не должна зависеть от интуиции разработчика. Инженер заведомо должен точно понимать поведение всех компонентов. Поэтому точный расчет параметров, симуляция и виртуальный ввод в эксплуатацию играют решающую роль в данном вопросе. Например, наличие цифрового близнеца для нашей конвейерной системы ACOPOStrak позволяет определить необходимое количество кареток, чтобы добиться максимальной производительности.
Шмитке:
На ряду с ранее сказанным, важными являются возможности по оптимизации и внедрению усовершенствованных алгоритмов управления или интеллектуального обслуживания. Например, если крутящий момент, который Вы задали не соответствует тому, что предсказывает модель, то нет никаких сомнений, что механизм будет работать не так как надо. Только представьте, что Вы можете прокрутить любой сценарий "А что будет, если..." Вы смотрите на набор параметров, которым располагаете и спрашиваете себя: "А какой самый быстрый цикл я могу получить на данном профиле движения, и при этом остаться в пределах крутящего момента моего двигателя?" Дальше все зависит от воображения: С учётом сказанного, саму симуляционную модель можно включить в процесс продаж. Огромное поле для творчества и огромный потенциал применения.
Говоря о потенциале, каким Вы видите будущие сотрудничество между B&R и MapleSoft?
Шмитке:
Мы надеемся, что клиенты вдохновятся новыми возможностями цифровых близнецов. Наши компании, Maplesoft и B&R, предлагают не просто удобный продукт, но техническую поддержку, многолетний опыт и знания. Нам важно находить общий язык с нашими клиентами, чтобы мы вместе могли определить дальнейшую стратегию, чтобы расставить приоритеты. Основой нашего сотрудничества по-прежнему будет вопрос: Как мы можем упростить для наших клиентов преобразование данных, полученных от симуляционной модели, в реальную финансовую выгоду?