Ezen 3D gyártás szimulációhoz készült átfogó útmutatóból megtudhatja hogyan kezdjen hozzá a 3D szimulációhoz, melyek a szimuláció legnagyobb előnyei, hogyan fejlesztheti készségeit, és még sok minden mást.

Az ötletek tesztelése a való világban kockázatos. Kérdezzék csak meg a csernobili atomerőmű üzemeltetőit. Ha lett volna lehetőségük szimulálni az erőmű működését, talán elkerülhető lett volna az 1986-os katasztrófa.

Ennek az útmutatónak 2 célja van:

  • a 3D szimuláció bemutatása arra az esetre, ha nem ismerné mire használható,
  • annak bemutatása, hogy a 3D gyártás szimuláció milyen segítséget nyújthat az Ön vállalkozásának

A következőket vesszük végig

1. Mi az a 3D szimuláció?

A 3D szimuláció rövid története. Kezdjünk el egy rövid történelmi áttekintéssel!

Az emberek már legalább a 18. század óta építenek fizikai szimulátorokat, amikor is azokat orvosi képzésre használták. Az 1960-as években tettek néhány első kísérletet számítógépes modellekre, bár az eredmények a szükséges számítási mennyiség miatt nem voltak megfelelőek.

A gyártás szimuláció az 1990-es években került előtérbe. A korai termékek kétdimenziós animációkat kínáltak, de a számítógépes teljesítmény növekedésével a 3D szimuláció gyakorlati eszközzé vált.

A mérnökök hamarosan rájöttek, hogy szimulációs program segítségével modellezni tudják az egyes gépek, cellák és gyártó sorok, sőt egész gyárak működését is. Ezzel megvizsgálhatták a problémákat, megtervezhették az új berendezések telepítését, valamint új módokat kereshettek a termelés növelésére. Mindemellett a 3D gyártás szimulációs szoftverre úgy tekintettek, mint az átláthatóság javításának, az ötletek közlésének és a kockázatok csökkentésének eszközére.

A 3D szimuláció definíciója

Ezt mondja a FreeDictionary a 3D szimulációról:

Más szóval, a szimuláció olyan modell vagy reprezentáció, amely egy valós helyzetet vagy eseményt utánoz.

Excel vs. szimuláció

“Miért használjunk szimulációt, ha ezt Excellel is el lehet végezni?” – gondolhatjuk.

A táblázatkezelők olyan dolgok szimulálására szolgálnak, amelyek számokban kifejezhetők: várható jövőbeli pénzügyi teljesítmény, várakozási idők, bakteriális növekedési ráták, hogy csak néhányat említsünk. Az Excel szimulációs projektekhez való használatának azonban vannak bizonyos korlátai.

A 3D szimuláció előnyei a táblázatokkal szemben a következők:

  • Dinamikus viselkedés. A 3D szimuláció képeket és animációkat biztosít, amelyek segítségével a modell könnyebben átlátható. A modern szimulációs termékekben képeken a modellezett eszközök vagy helyzetek ábrázolása jelenik meg, melyek ezután úgy forgathatók, hogy a néző mindig azt lássa, ami érdekli. Egy táblázat megmutathatja, hogy a kimenet hogyan változik a bemenetek változásaira reagálva, de mutatja meg a háttérben zajló összetett eseményeket. Lényegében egy fekete doboz, amely elrejti az eredmény bekövetkezésének részleteit a szem elől.
  • Reális változékonyság. A 3D szimulációs modell képes megjeleníteni a valós körülmények között előforduló véletlenszerűségeket.
  • Vizuális megjelenítés. Eléggé magától értetődő. Míg a 3D szimulációval az adatok rendkívül vizuális és animált ábrázolását hozhatja létre, a táblázatkezelők erre nem képesek.
3D szimuláció típusai

Mielőtt mélyen belemerülnénk a gyártás szimuláció világába, fontos figyelembe venni, hogy a 3D szimulációnak számos formája van. Íme néhány a legelterjedtebb típusok közül:

Nézzük meg őket közelebbről.

Tervezés szimuláció (CAM/CAE)

Lehetővé teszi a tervező számára, hogy lássa, hogyan fog működni egy mechanizmus vagy eszköz. A 3D modellező szoftverek segítségével bemutatható a változó terhelések vagy hőmérsékletek szerkezetekre gyakorolt hatása. Az additív gyártás során a szimulációnak köszönhetően a felhasználó látja, hogyan lesz kinyomtatva a modell, lehetővé téve a terv módosítását, a gépidő és por vagy a polimer pazarlása nélkül.

Robot szimuláció

A gyártásban egyre inkább bevett gyakorlattá válik, hogy a szimulálják a robotok működését egy gyártócellában, mielőtt megvásárolnák és telepítenék őket. Ez egy olyan felhasználási terület, ahol a 3D megjelenítés különösen hasznos. A 3D robotszimulációs szoftverek segítségével a programozó több irányból is megtekintheti a robot pozícióját, ami csökkenti az ütközések kockázatát és ellenőrzi, hogy a robot hatótávolsága elegendő-e.

Robot szimuláció az AGCO Power-nél

Szimulátor játékok

A repülésszimulátoroktól a katonai műveletekig a 3D szimulációk rendkívül népszerűvé váltak a játékosok körében.

Szimuláció az építészeti tervezéshez

A 3D modellezés lehetővé teszi az építészek számára, hogy megmutassák az ügyfeleknek, hogyan fog kinézni és viselkedni az épületük különböző körülmények között. A környezeti változásokra adott reakciókat is modellezhetik, és megmutathatják, hogy az épület hogyan fog beilleszkedni a környezetébe.

Szimuláció a 3D nyomtatáshoz

A szimuláció megmutatja, hogyan fog egy alakzat felépülni, lehetővé téve a tervező számára, hogy felmérje a tartószerkezetek szükségességét, illetve mérlegelje a különböző építési irányokat. Ezzel elkerülhető a meghiúsuló nyomtatási “munka” lefuttatásának ideje és költsége.

Utas várakozás

A sorban állás szimulációja volt az egyik első alkalmazási terület, és amelyet ma is széles körben használnak. Az egészségügy az egyik legelterjedtebb alkalmazási terület, ahol a személyzeti szintek, a triázs folyamatok és a munkafolyamatok szervezésének optimalizálási módjainak értékelésére használják. Míg ez a korábbi 2D szimulációs termékekkel is lehetséges volt, a 3D szimuláció rendkívül vizuálisan mutatja meg, hogy mi fog történni, és ezt a szimuláció működéséhez nem értő emberek is könnyen megértik.

Gyártás szimuláció

A gyártás szimuláció lehet egy valós rendszer “digitális ikertestvére”, amely lehetővé teszi a különböző gyártási ütemtervek, valamint a termékösszetétel és a mennyiség változásai által gyakorolt hatás elemzését. Támogatja továbbá a layout tervezést, a szűk keresztmetszetek optimalizálását és a folyamatos fejlesztésre való törekvést.

Az 1980-as és 90-es években kifejlesztett gyártás szimulációs termékek általában 2 dimenziósak voltak. Ezek képesek voltak megmutatni a gépekhez érkező és onnan távozó készleteket, de gyengén ábrázolták, hogyan folyik a munka a fizikai gyárban. Következésképpen korlátozott lehetőségeket nyújtottak a gyári elrendezések tervezéséhez vagy fejlesztési javaslatok kidolgozásához és előterjesztéséhez.

Itt jön képbe a 3D gyártás szimulációs szoftver.

2. A 3D gyártás szimuláció bemutatása

A gyártási tevékenység szimulációjának megalkotása és használata bonyolult, hiszen ha jó minőségű eredményeket szeretnénk, akkor nagyfokú granularitásra és komplexitásra van szükség. Nézzük meg magasabb szinten.

A könnyebb érthetőség kedvéért a 3D szimuláció bemutatását három részre bontjuk:

  • Hogyan működik a gyártás szimuláció
  • Modell építés
  • A szimuláció futtatása
Hogyan működik a gyártás szimuláció

A szimulációs termékek többféle „formában” léteznek, melyekből az alapján választunk, hogy milyen területen szeretnénk használni és milyen kérdéseket teszünk fel a használatával kapcsolatban. Többféle technika is rendelkezésre áll (is alkalmazható). A gyártási műveleteket leggyakrabban diszkrét eseményszimulációval (DES) szimulálják. A DES-ben a folyamatot egymás után bekövetkező események sorozataként írják le. Minden eseményt az határoz meg, hogy mit csinál, mikor csinálja, és milyen hatással van a többi eseményre. A DES a gyártás minden típusára alkalmazható, az egydarabos gyártástól kezdve a vegyes és folyamatos gyártási folyamatokig.

Az esemény egy előre tervezett időpont, amikor valami történik. Az állapot pillanatnyi változásaként definiáljuk, és nincs hozzá kapcsolódó időtartam. Egy esemény kezdeményezhet más eseményeket, vagy megváltoztathatja azok bekövetkezésének időpontját. Egy modell egymást követő események sorozatából áll, amelyek meghatározzák a munkafolyamatot vagy műveletsorozatot.

A modellben az elemek a folyamaton keresztül áramlanak, és az események hatnak rájuk. A gyártási DES-ben az entitások lehetnek munkadarabok. Minden egyes tétel vagy entitás különböző méretű lehet, és különböző feldolgozási lépéseket vagy eseményeket igényelhet. Ahelyett, hogy a tétel egyes összetevőinek feldolgozásához szükséges időt modelleznénk, az esemény azonnal megváltoztatja az entitás állapotát. Például a “nem megmunkált” állapotból “megmunkált” állapotba kerülhet. Ugyanakkor nyilvántartást vezetünk arról, hogy mennyi időbe telik a tételnek a műveleten való áthelyezése, ami létrehoz egy eseményt, amikor a megmunkálás befejeződött.

Modell építés

A gyártás szimuláció a művelet, a gyártósor, -cella vagy -üzem modelljének megalkotásával kezdődik. Ennek a valóságot a lehető legjobban tükröznie kell, mert bármilyen hiba csökkenti az eredmények pontosságát és értékét.

Midea mosógép összeszerelő sor Visual Components-cel

A modell építés során a használt vagy használni kívánt berendezések ábrázolásait emeljük be az adott layout-ba a számítógép képernyőjén keresztül. Az olyan szimulációs szoftverek, mint a Visual Components, előre konfigurált gép- és robotegységeket biztosítanak, amelyeket drag-and-drop módon lehet a modellbe behozni.

Ha szabványos egységek nem állnak rendelkezésre, lehetőség van 3D CAD modellek importálására. Az épület és a meglévő infrastruktúra hű rekonstrukciójának biztosítása érdekében sok felhasználó elvégzi a tér 3D szkennelését, és az így kapott pontfelhőt viszi be a modellbe.

A fizikai modell létrehozása után a viselkedésformák (feldolgozási idők, szállítási sebességek stb.) hozzáadásra kerülnek. A Visual Components szoftver vizuális folyamatmodellezési funkciói lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy bonyolult programozás nélkül kezeljék a folyamatokat. A nyílt programarchitektúrák és az egyszerű felhasználói felületek megkönnyítik testre szabást olyan helyzetekben, amikor speciális felhasználási esetek szimulációjára van szükség.

A szimuláció futtatása

A 3D modellező szoftverek használatakor a modell létrehozását követő lényeges lépés a validálás. Erre azért van szükség, hogy ellenőrizni lehessen, hogy a modell pontosan tükrözi-e a valós körülményeket.

Ugyanez igaz a gyártás szimulációra is. A modell pontosságát validálni kell, és a hibákat ki kell javítani, mielőtt használatba vehetnénk. Egy meglévő művelet szimulációja esetén ez egyszerű, adjon meg vagy töltsön be egy nemrégiben készült gyártási ütemtervet vagy konkrét gépjellemzőket, és nézze meg, hogy a szimulációs eredmények mennyire egyeznek meg.

Ahol a dolgok a még nem létező elrendezés vagy művelet modelljének validálásakor válnak nehezebbé. Ez olyasvalami, amit egy meg nem épített raktár vagy csomagolócsarnok anyagáramlásának felmérése során lehet elvégezni. Ilyen körülmények között nagyon fontos a feltételezések tesztelése és a lehető legtöbb adat összegyűjtése a pontosság biztosítása érdekében. Ilyen esetekben, még ha a modell nem is ellenőrizhető valós adatokkal, a különböző forgatókönyvek vagy megközelítések mégis összehasonlíthatók egymással, hogy “a valószínűsíthető legjobb megoldást” kapjuk.

Csak akkor van értelme használni a modellt alternatív forgatókönyvek értékelésére, különböző elrendezések összehasonlítására vagy bármilyen más szükséges vizsgálat elvégzésére, ha már nagy a bizalom a modell iránt. A lefuttatott szimuláció kimenetei statisztikák formájában jelennek meg, amelyek különböző típusú diagramokban jeleníthetők meg.

Vessünk egy pillantást a következő példára.

3. A 3D gyártás szimulációs szoftver előnyei

Mindenki másképp profitálhat a gyártásszimulációból. Minden a felhasználási esettől függ.

Egyes gyártók a szimulációt vagy “digitális ikreket” a gyártástervezéshez használják. Mások új layout-ok vagy új berendezések kiértékelésére és arra, hogy megmutassák, hogyan fognak bizonyos tervek a gyakorlatban működni.

Íme a 3D gyártás szimuláció használatának leggyakoribb előnyei

Összefoglalva a 3D-szimuláció öt legnagyobb előnyei a következők:

1. Reakció idő javítása

Rendszerintegrátorként dolgozik? Akkor tudja, hogy a gyorsaság létfontosságú szempont egy ajánlat elfogadtatásához. Ha az ötleteket vizuális szimuláción keresztül mutatja be a vezetőségnek, gyorsabban kaphat zöld utat.

2. Hibák csökkentése

A gyártási műveletek általában nagyon összetettek, különösen akkor, ha a termékösszetételt és a mennyiség változását kell figyelembe venni. A 3D gyártás szimulációs szoftverek használata rávilágít azokra a kérdésekre, amelyek egyébként figyelmen kívül maradnának, így csökkenti a hibák és az elszalasztott lehetőségek számát.

Egy szempont különösen kiemelkedik. Ez pedig a robotműveletek szimulációja.

Itt a 3D robotszimulációs szoftver (amely olyan termékekben érhető el, mint a Visual Components) segít a hatótávolság és a ciklusidő ellenőrzésében, miközben az ütközési kockázatok is kiszűrhetők.

3. A kommunikáció egyszerűsítése

A döntéshozók nem feltétlenül rendelkeznek erős műszaki vagy gyártási háttérrel. A szimulációs szoftverek 3D grafikái és animációi megkönnyítik az előterjesztett javaslat megtekintését és megértését.

4. Bizonyítsa, hogy jobb, mint a versenytársa

A gépgyártó, integrátor és a gyári layout tervezéssel kapcsolatos tanácsadással foglalkozó cégek számára létfontosságú, hogy gyorsan és érthetően nyújtsanak be jól kidolgozott javaslatokat. A 3D szimuláció elegáns és időhatékony módja ennek, amely egyértelmű előnyöket biztosít a versenytársakkal szemben.

Maguk a gyártók is keresik a módját, hogyan lépjenek be az ipar 4.0 korszakba, de nehezen tudják eldönteni, milyen utat válasszanak. A szimuláció segít azonosítani azokat a fejlesztési lehetőségeket, amelyek máskülönben észrevétlenül maradnának, és támogatja az ipari átalakulásra irányuló erőfeszítéseket.

Szeretne további információkat szerezni a gyártás szimuláció előnyeiről az ipari átalakulás érdekében? Nézze meg ezt a videó podcastot a Visual Components szakértőivel.

5. Gyorsabb prezentálás

A szimuláció a problémák megértésének, a megoldások tesztelésének, majd a javaslatok bemutatásának eszköze. A költséggazdálkodásra összpontosítva a gyártó szervezetek vezetőinek nem kutatási tanulmányokra van szükségük, hanem olyan módszerekre, melyekkel rövid idő alatt megoldhatók a felmerülő kihívások. A 3D szimuláció éppen ebben segít.

4. 3D szimulációs szoftver kezdőknek — Hogyan lehet tanulni?

Minden nagy teljesítményű eszköznek van egy tanulási görbéje, és ez a 3D gyártás szimulációs szoftverek esetében sincs másképp. Ennek megoldására a Visual Components az oktatási és képzési anyagok széleskörű könyvtárát fejlesztette ki, amely az Academy-n keresztül érhető el.

Az Academy-t úgy tervezték meg, hogy a felhasználók annyi információt szerezhetnek, amennyit csak akarnak. Az anyagot videó és írott formában kombináltan mutatják be.

Válassza ki az Ön számára legmegfelelőbb formátumot:

  • Kurzusok. Bevezetést kaphat olyan témákba, mint a Python szkriptek használata a Visual Components API-ban vagy az alapszintű robotprogramozásban.
  • Tanulási utak. Tegye meg a szükséges lépéseket, hogy kezdő szintről szakértői szintre jusson a Visual Components-cel való virtuális üzembe helyezéshez, gyártás tervezéshez vagy értékesítés felgyorsításához.
  • Webinárok. Itt találja a témák áttekintését és általános bemutatását.
  • Leckék. Szükség szerint belemerülhet az egyes leckékbe.

Amennyiben az információmennyiség elrettentőnek tűnik, használja a Visual Components által kezdők számára ajánlott kiindulópontot. A “Kezdő lépések” 11, a program használatának kezdeti szakaszában lévők számára szóló leckét tartalmaz. Ez a tanfolyam a Visual Components Essentials, Professional vagy Premium programmal rendelkezők számára elérhető.

5. Hogyan készíthető el a 3D szimuláció?

Minden új vállalkozásban a legnehezebb lépés az első. A szimuláció sem különbözik ettől.

Jó kiindulópont az alábbi videó megtekintése. A Visual Components szakértője magyarázza el, hogy milyen egyszerű létrehozni egy cellát a szoftver segítségével.

1 Lépés. Importálja az egyes elemeket a cella felépítéséhez. Ez az olyan objektumok, mint a szállítószalagok, a gépek és a robotok beillesztésével és átrendezésével történik.

2 Lépés. Definiálja a műveleti sorrendet.

3 Lépés. Voila! Futtassa a szimulációt.

6. Gyártás szimuláció tervezők számára

Bár a gyártás szimulációnak számos felhasználási területe van, a legtöbb felhasználó a gyárban előforduló problémákat vagy a fejlesztési lehetőségeket szeretné megvizsgálni és feltárni.

Az Academy-n található “Gyártás tervezés” tananyag pontosan ehhez nyújt eszközöket. Ez a tanulási útvonal egy gyöngyszem, ha meg szeretné tanulni miként használható a gyártási szimuláció tervezési célokra.

A tanagyak 11 modulból áll:

  • Bemutatkozás
  • Layout alapok
  • Layout importálás
  • eCatalog és kompones könyvtárak
  • Egyedi komponensek modellezése
  • Termékek és összeállítások készítése
  • Anyagáramlás definiálása
  • Operátorok szimulációja
  • Process Modeling parancsok
  • Statisztika és kiértékelés
  • Eredmények megosztása

Az Academy-n található “Gyártástervezés” tananyag pontosan ehhez nyújt eszközöket.

Következtetések és következő lépések

Minden gyártó minden iparágban olyan fejlesztéseket keres, amelyek csökkentik a költségeket, javítják a minőséget vagy növelik a kapacitást, és néha megteszik mindhármat! A gyári layout és a munkafolyamatok megváltoztatása, a termelés ütemezésének eltérő megközelítése és az új berendezések csak néhány módszert jelentenek, amelyekkel ezeket el lehet érni.

A kihívást itt az jelenti, hogy a gyártás mindig összetett, így a változtatások elvégzése kísérletezéssel és kockázattal jár. A 3D gyártás szimulációs szoftver hatékony eszköz a kockázat csökkentésére és más, talán nem várt fejlesztési lehetőségek megtalálására.

A legjobb módja annak, hogy megtudja, mire képes a szimuláció, ha látja azt működés közben. Amennyiben bővebben érdekli  a szoftver működése vegye fel a kapcsolatot velünk (ipar40@snt.hu) és kérjen bemutatót.

Ipar 4.0 – Ismerje meg ipari digitalizációs megoldásainkat és tekintse meg aktuális hirdetéseinket, akcióinkat!

Scroll to Top