Цифровые двойники и оффлайн-программирование роботов: что, зачем и для кого

Хеикки Аалто (Heikki AALTO),
основатель Delfoi

Как цифровые инструменты помогают повышать эффективность производства?

Хеикки Аалто (Х. А.): Каждое изменение на производстве имеет свою цену. У вас появляется какая-то идея по оптимизации или новый продукт, который надо вписать в текущую производственную программу, и вы идете в производство и отрабатываете эту идею: выводите из эксплуатации станки, перестраиваете процессы. Но все это можно сделать и в виртуальной среде. Отмечу, что один из самых дорогих типов оборудования на предприятиях сейчас — это роботы. Однако их продолжают программировать вручную, выводя каждый раз из эксплуатации. В результате промышленные роботы более половины рабочего времени проводят в отключенном состоянии. Где же здесь эффективность?

Слава Климчук,
менеджер по продажам Visual Components

Слава Климчук (С. К.): Да, я тоже хотел бы акцентировать внимание на том, что цифровые инструменты позволяют просчитать различные сценарии оптимизации производства в виртуальной среде. Такое программное обеспечение (ПО), как разработки компании Visual Components, помогает понять, какие сочетания ресурсов и какое их взаимное расположение и использование ведут к получению максимальной эффективности производства с минимальными затратами. Иными словами, у нас появляется возможность найти оптимальный вариант без остановки реального производства и минимизировать риски, связанные с переоборудованием фабрик.

Виктория Литун,
исполнительный директор «Р-Про Консалтинг»

Виктория Литун (В. Л.): Поскольку мы занимаемся созданием цифровых двойников производства, то я буду говорить именно о данных технологиях. Я бы хотела добавить, что среда имитационного 3D-моделирования является прекрасным инструментом, дополняющим программы внедрения бережливого производства и развертывания производственной системы, — именно благодаря возможности проверить каждую гипотезу оптимизации процессов без существенных затрат. И у нас уже есть целый ряд клиентов, которые используют наши программные продукты и компетенции как раз для таких целей: один из наиболее крупных из них на данный момент — это «Юнилевер», который развернул наши решения на нескольких производствах в России.

Какие сейчас ключевые тенденции в области цифрового инжиниринга и оффлайн-программирования роботов?

С. К.: Главная тенденция — это то, что все большее количество компаний осознает необходимость расширенного применения цифрового инжиниринга. Еще пять-десять лет назад активным внедрением этих технологий занимались лишь высоко­технологичные организации.

Х.А.: В оффлайн-программировании роботов я могу отметить в первую очередь все большую автоматизацию программирования, когда программисту нужно делать все меньше движений для создания программы, а оператору остается нажать только пару кнопок для того, чтобы выбрать необходимую на данный момент программу для робота. Также можно сказать, что сейчас есть тренд максимального использования данных из CAD-файлов, включая метаданные. И, конечно, задача всегда одна — делать программирование все быстрее и быстрее.

Рис. 1. Пример цифрового двойника производства

В. Л.: Если говорить о тенденциях в России, проекты цифровизации производства вызывают у нас широкий резонанс, хотя на данный момент носят очень фрагментарный характер. То есть с помощью цифрового инжиниринга решается какая-то конкретная небольшая проблема. Например, один из наших клиентов с помощью нашего ПО хотел определиться с выбором оборудования для одной ячейки паллетизации. Созданием цифровых двойников всего предприятия сейчас занимаются единицы. Но все-таки есть и предприятия, которые реализуют комплексные проекты и программы цифрового инжиниринга. Так, например, наш клиент «Савушкин продукт», начав работу с нашим ПО с проектирования лишь нескольких ячеек (рис. 2), в настоящий момент уже имеет в своей структуре соответствующее подразделение, которое отвечает за создание и использование цифровых двойников всех фабрик предприятия.

Рис. 2. Цифровой двойник одной из ячеек на заводе «Савушкин продукт»

Что касается оффлайн-программирования: наши предприятия пока не очень широко его используют, как и вообще роботов. Тем не менее при реализации определенных типов проектов, например сварки, лазерной либо плазменной резки, предприятия все чаще приходят к пониманию, что оффлайн-программирование — это и постоянство качества продукта, и повышение производительности, и снижение простоев оборудования. И в итоге принимают решение в его пользу.

Как с помощью цифрового инжиниринга и оффлайн-программирования роботов предприятия могут сократить издержки и получить конкретную выгоду?

ВЛ: Использование инструментов цифрового инжиниринга и оффлайн-программирования позволяет значительно снизить организационные издержки и сократить время развертывания нового участка, проекта, запуска нового продукта, поскольку вся подготовительная часть переносится в среду моделирования и отрабатывается там.

С. К.: Именно так: предприятия получают финансовую выгоду благодаря тому, что могут просчитать и выверить в ПО предстоящие изменения производственных линий. Таким образом, они экономят на том, что практически полностью исключают ошибки при перестройке производства: при должном подходе все уже откалибровано посредством цифрового инжиниринга. Более того, многие изменения теперь можно совершить, практически не останавливая реальное производство.

Х. А.: Самое главное, что мы можем помочь предприятиям сделать за счет оффлайн-программирования, — это сократить время простоя роботов в разы. На одном из машиностроительных предприятий, где мы работали, робота программировали с пульта, и, например, генерирование программы для сварки рамы занимало 120 ч — на все это время робот был выведен из эксплуатации. При помощи программного продукта Delfoi мы сократили время программирования до 8 ч, и только на четыре из них робот нужно было остановить. А каждый час работы робота — это тысячи, а то и десятки тысяч долларов.

В каких областях это даст наибольший эффект? Почему?

Х. А.: Я думаю, что самый значительный и самый быстрый эффект могут получить компании, которым нужно оперативно разворачивать производство различных продуктов. Наши основные клиенты — в отраслях, где достаточно много модификаций конечного продукта: это и автомобиле­строение, и сельскохозяйственная техника, и военная промышленность, и производство строительных конструкций.

С. К.: Наибольшее преимущество цифровой инжиниринг дает организациям, которые активно используют роботов и автоматизированное оборудование либо стремятся к их внедрению. Это связано с тем, что современное ПО, например Visual Components, предоставляет возможность в короткие сроки полноценно тестировать и отлаживать работу этих компонентов в виртуальной среде.

В. Л.: Я бы еще хотела упомянуть, что не только крупные компании, но и средний и малый бизнес может получать выгоду от подобных решений. Если говорить о небольших компаниях, то, например, тем, кто занимается контрактным инжинирингом, нужно быстро переналаживать оборудование под производство новых деталей. В этом случае отработать маршрут новой детали, изменить расположение оборудования, запрограммировать роботов оффлайн в среде имитационного моделирования — это то, что сбережет массу времени, и это все можно сделать, пока реальное оборудование производит другой заказ. Мы уже выполняли подобную работу — к примеру, для компании «5Микрон Инжиниринг».

Как вы посоветуете предприятиям начинать работу в области цифрового имитационного моделирования и оффлайн-программирования роботов?

С. К.: Вероятно, большинству компаний будет проще всего осознать преимущества цифрового моделирования и оффлайн-программирования роботов, если они закажут пилотный проект (рис. 3), выполненный с использованием, например, нашего ПО. Имея на руках конкретные результаты, будет проще определиться, насколько оправданы дальнейшие инвестиции в данном направлении.

Рис. 3. Пример пилотного проекта

Х. А.: К оффлайн-программированию роботов лучше всего подступиться так: нужно найти людей, которые хорошо умеют программировать с пульта, а затем научить их работать в виртуальной среде. Единственное, о чем нужно помнить: обучите не одного сотрудника, а хотя бы двоих, лучше даже группу специалистов. Люди ведь не роботы — они могут в любой момент уйти из компании.

В. Л.: Мы всегда предлагаем нашим клиентам начать с обучения. Обучение позволит быстро — всего за пару дней — разобраться и в принципах работы, и в программных средствах. Затем, как уже отметил Слава Климчук, можно реализовать небольшой пилотный проект. Иногда заказчик может с помощью демоверсии продукта выполнить такой проект сам. После этого уже появится понимание возможности или невозможности интегрировать данные технологии в существующие производственный и ИТ-ландшафты.