Digital Twin и 3D-печать: два столпа партнерства между фирмами Siemens и Cms
11 янв. 2022 г.Digital Twin и 3D-печать: два столпа партнерства между фирмами Siemens и Cms
«Собраться вместе — это начало, держаться вместе — это прогресс, а работать совместно — это успех», — говаривал Генри Форд. Эту фразу, можно использовать для объяснения причин партнерства между Cms SpA и Siemens Digital Industries Italy: что они планируют делать вместе? Какие цели они хотят преследовать? Cms — это аббревиатура от Costruzione Macchine Speciali (Строительство специальных машин). Компания базируется в городе Дзоньо (Zogno) (Bg) (Бергами) и производит обрабатывающие центры и специализированные системы для обработки современных материалов (композиты, углеродное волокно, алюминий, легкие сплавы), пластмасс, стекла, камня и металла. Cms является частью подразделения «Другие материалы» группы Scm (вместе с Diversified Machines Systems в Северной Америке и HG Grimme в Германии, имеет оборот 200 миллионов и 1000 сотрудников). Группа Scm в области Эмилия-Романья имеет оборот 700 миллионов долларов и 4 тысячи сотрудников занимается технологиями обработки материалов и специализируется на производстве деревообрабатывающего оборудования.
С точки зрения технологических инноваций Cms намерена совершить технологический скачок по трем направлениям. Прежде всего, адаптивные функции. Их целью является разработка алгоритмов, позволяющих понять, нет ли аномалий в рабочих параметрах машин, чтобы провести оперативное вмешаться до того, как произойдет остановка станка. И здесь уже есть у Сименса, как мы увидим, специальное программные обеспечения, связанные с экосистемой IIoT, которая включает облачные технологии, такие как платформа MindSphere и решения Industrial Edge для обработки данных. Во-вторых, цифровой двойник (digital twin). Моделирование процессов до их реализации на практике экономит время, деньги и снижает неэффективность производственного процесса. И здесь у немецкой транснациональной корпорации также имеются промышленные программные обеспечения, интегрирующие цифровой двойник. В-третьих, аддитивное производство (additive manufacturing). В этой области компания из Бергамо создала Cms Kreator, машину с гибридными технологиями, 3D-печатью и фрезерованием, производящую крупногабаритные изделия (Аддитивное производство большого формата) (Large Format Additive Manufacturing) путем нанесения слоев армированного термопластичного материала. Для оптимизации процесса потребуется специальное программное обеспечение, такое как NX от Сименса.
Все это относится к ближайшему будущему. Однако партнерство длится уже 46 лет, и за эти годы Cms диверсифицировала свою продукцию и сферы деятельности; поэтому фирме стала необходима, и в дальнейшем требуется эталонная компания по автоматизации с универсальными знаниями для различных секторов. С другой стороны, философия самого Сименса заключается в установлении прочных технологических партнерских отношений, чтобы лучше интерпретировать потребности своих клиентов. Примером такого сотрудничества является cms vm 30k, станок для обработки металлов и композитов, оснащенный ЧПУ (cn) Sinumerik 840D sl, который закладывает основу для простого перехода к Sinumerik One, инновационному ЧПУ Siemens со встроенным цифровым двойником. Мы беседовали об этом с главой Digital Industries Siemens SpA и президентом Siemens Industry Software Srl Джулиано Бузетто (Giuliano Busetto) и с генеральным директором Cms Джованни Негри (Giovanni Negri).
Почти полвека партнерства
- Для Cms имеет значение универсальность технологических решений Siemens
Джованни Негри (Giovanni Negri), генеральный директор Cms
Чтобы понять причины партнерства, нам нужно совершить прыжок в прошлое. Компанию Cms основал Пьетро Ачети (Pietro Aceti ) в 1969 году, 52 года назад. Первый обрабатывающий центр был построен в 1974 году, а в следующем году, подчеркивает Негри, «один станок CMS уже был оснащен первым ЧПУ Siemens». Между второй половиной восьмидесятых и началом девяностых компания пережила бурную технологическую эволюцию. Она производит первый в мире обрабатывающий центр для обработки камня (под брендом Brembana), входит в сектор резки пластмасс и обработки современных материалов: «Затем Cms начала заниматься композитами и алюминиевыми сплавами, ориентируясь на аэрокосмическую промышленность, автомобилестроение, железнодорожную промышленность, автогонки Формула 1, кораблестроение, производство очков, производство ветряных турбин, строительство, архитектуру, дизайн интерьера, уличную мебель и многое другое» . Были расширены две производственные площадки в Дзоньо, на которых было произведено более 10 тысяч машин марки Cms, которые теперь работают на производственных отделах различных компаний во всем мире. По мнению Негри: «На протяжении многих лет сотрудничество с Siemens продолжалось и укреплялось. Нам нужен был партнер, обладающий универсальными навыками в различных секторах деятельности, и это причина, по которой Siemens Digital Industries важна для нас. Также следует подчеркнуть, что сами заказчики просят нас оснастить наши машины с технологиями Siemens».
Тем не менее, универсальность применения продуктов Siemens — это только один из компонентов сотрудничества. Другой — это инновации, на которые ориентируется Cms и которые требуют скрещения с обширными и опробованными умениями. С 2002 года компания входит в состав Scm Group - многонациональной компании из Римини, принадлежащей семьям Аурели (Aureli) и Джеммани (Gemmani) - и, думая более масштабно, уже несколько лет разрабатывает проект, использующий технологии Аддитивного производства в партнерстве с престижным немецким научно-. исследовательским центром - Fraunhofer Institut. В 2019 году в Zogno был открыт новый технологический центр, а впоследствии была создана платформа IoT Cms Connect, что, как заявил Негри, «стало важным шагом, сделавшим цифровыми многие услуги». Итак, каково ближайшее будущее отношений с Siemens? По словам Негри, это поставить шаг вперед в направлении цифровизации «в тех областях, где Siemens, естественно, может внести свой вклад».
- Партнерство в духе Сименса
Джулиано Бузетто (Giuliano Busetto), глава отдела цифровых технологий Siemens
Гигант автоматизации, который не нуждается в представлении, готов помочь технологическому развитию Cms благодаря уже разработанным и доступным на рынке решениям. «Siemens является не только ведущим поставщиком в области автоматизации, но и идеальным технологическим партнером для напутствования компаний в их цифровой трансформации благодаря своим знаниям и уникальному богатому портфелю решений, которые связывают реальный мир с виртуальным», — сказал Джулиано Бузетто (Giuliano Busetto). «Долгие, длительные отношения — лучший способ узнать друг друга. Настойчивость и целеустремленность являются составляющими нашего партнерства с Cms, как с компанией группы Scm, работающей в различных секторах, представляющих для нас большой интерес». Но давайте посмотрим, какие решения транснациональная корпорация разработала для трех инновационных столпов, определенных генеральным директором CMS.
Адаптивные функции, цифровой двойник и аддитивное производство: цели партнерства
- Адаптивные функции
По словам Негри, речь идет не только о разработке алгоритмов, способных понять, есть ли аномалии параметров машин, но и о разработке новых цифровых функций, позволяющих оптимизировать обработку, чтобы службы технической поддержки могли надлежащим образом оказать помощь. Здесь обращение к Siemens происходит непосредственна, благодаря основанной на Облаке операционной системе IIoT MindSphere, способной хранить оперативную информацию и делать ее доступной через специальные цифровые приложения. Благодаря этой технологии можно проводить расширенный анализ показателей производительности, в то время как Industrial Edge поддерживает обработку большого количества параметров с помощью алгоритмов, основанных на статистических методах и концепции машинного обучения (machine learning), что позволяет прогнозировать рабочие тенденции и аномалии, а также и оптимизировать саму обработку.
- Цифровой двойник
Sinumerik One, первый нативный цифровой ЧПУ, который полностью интегрирует цифровой двойник
С точки зрения цифровой трансформации цифровой двойник машины является для Cms фундаментальным шагом, поскольку он позволяет создавать точную и цифровую копию самой машины, того, что происходит во время данного процесса, и какие шаги нужны для оптимизации процесса: все это без физического выполнения механической обработки в цехе, а просто путем виртуализации процесса. «Сименс, — сказал Негри, — далеко продвинулся в этой области». На самом деле, у транснациональной корпорации есть программный пакет Digital Enterprise Suite, который предлагает отличное программное обеспечение и решения для автоматизации, такие как Sinumerik One, первое нативное цифровое ЧПУ, которое полностью интегрирует цифровой двойник. Кроме того, комбинация Sinumerik и NX позволяет моделировать машины или системы машин и создавать соответствующие цифровые двойники, гарантируя оптимизацию времени разработки; он также предоставляет доступ к новым бизнес-возможностям для торговой сети производителя, а также является отличным инструментом для конечных пользователей для обучения своих операторов, а также эффективным инструментом для тестирования в виртуальной среде работы станка, программ и времени обработки станка, даже когда он занят обработкой.
- Аддитивное производство
В этой области компания из Бергамо, конечно же, не начинает с нуля: в начале мы упомянули о сотрудничестве с Институтом Фраунгофера (и с некоторого времени также с Университетом Тренто), которое привело к созданию Cms Kreator, использующего термопластичные полимеры, армированные в 40% углеродом. Система работы такая: термопластичные материалы накладываются их слои друг на друга, которые вместе создают конечный продукт. Нынешние размеры Cms kreator впечатляют: 4,7 на 2 метра, и скоро они достигнут размеров 6 на 2,6 метра, чтобы таким образом удовлетворить все потребности в автомобильной, аэрокосмической и кораблестроительной отраслях. «Обработка материала в виде больших «срезов» (слайсами, слоями) требует передового управляющего программного обеспечения, способного оптимизировать производительность наших машин», — утверждает Негри. Также для аддитивного производства Siemens предлагает комплексное решение «end to end» (непрерывной цепью), управляющее всей цепочкой CAD-CAM-CNC. Благодаря единой платформе можно чрезвычайно гибко управлять несколькими технологиями, то есть как машинами для удаления материала и хранения, вплоть до роботов.
Пример результатов партнерства в настоящее время
В области аддитивного производства Cms создала Cms kreator, машину с гибридной технологией, 3D-печатью и фрезерованием, производящую крупногабаритные изделия (Large Format Additive Manufacturing) путем нанесения слоев армированного термопластичного материала. Для оптимизации процесса необходимо специальное программное обеспечение, такое как NX от Siemens.
Vm 30k — это станок для обработки металлов и композитных материалов. «Для обработки последнего, — сказал Негри, — нужен опыт, который компания Cms накопил за более чем 50 лет, и характеристики прочности и жесткости при операции удаления материала, сравнимые с теми, которые необходимы для обработки некоторых металлов, например стали. Точность и аккуратность прохода являются одна из лучших характеристик Vm 30k». Машина три метра в длину и два метра в ширину. Полезная длина хода равна 1,3 метра, «но линейка продукции, к которой принадлежит станок, достигает и больших размеров». Станок оснащен числовым программным управлением Sinumerik 840D sl, , гарантирующим скорость и гибкость для различных применений станков (токарная обработка, фрезерная, шлифовальная, сверлильная обработка, штамповка и многие другие). Станок имеет высокопроизводительную аппаратную архитектуру и интеллектуальные алгоритмы, а также встроенные функции безопасности для оператора и контрольно-измерительных приборов.
Sinumerik One
«Заложена основа для несложного перехода на платформу ЧПУ Sinumerik One, — сказал Негри. Это нативное цифровое ЧПУ, которое максимизирует производительность станков, поскольку имеет встроенный ПЛК последнего поколения, время цикла которого в 10 раз быстрее, чем у обычного ПЛК. Sinumerik One реализует цифровой двойник, с помощью которого можно моделировать процесс обработки и всю автоматизацию станка со значительными преимуществами: он позволяет решать проблемы функционирования на этапе проектирования, тестировать программное обеспечение вместе с механической моделью, получая значительное сокращение времени выхода на рынок. С точки зрения производительности Sinumerik One предлагает такие функции, как Top Speed Plus, где с помощью фильтров для рассматриваемой динамики можно оптимизировать время обработки, не влияя на качество самого качества, функцию Intelligent Load Control (интеллектуальное управление нагрузкой), увеличивающую точность обработки с автоматическим подгоном параметров регулировки. Важные инновации отмечаются также в области предотвращения столкновений с расширением новых функций, таких как Protect MyMachine 3D Twin, благодаря которой можно импортировать 3D-модели ваших инструментов и зажимных компонентов, и моделировать удаление материала на основе будущих и реальных позиций и осей, обеспечивающих полную защиту машины с учетом снятых участков в любом режиме работы; геометрия и смещения инструмента всегда будут обновляться в режиме реального времени благодаря поддержке технологии граничных вычислений (edge computing).
[Перепечатка статьи, опубликованн