Digital Twin kan fysieke inbedrijfstelling met de helft verkorten

Digital Twins hebben voor industrieel automatiseerder GAIN en machinebouwer De Klokslag de toekomst. Met simulatiesoftware van Siemens konden zij samen een storing in de productielijn van een klant oplossen zonder de productie te hoeven stilleggen. Het is de opmaat naar een veel bredere toepassing van deze software om nieuwe installaties vooraf virtueel te kunnen testen en zo de commissioning tijd drastisch te verkorten.

Toen Theo Wijma de vestiging van GAIN Automation Technology in Drachten ging leiden, leek het hem een goed plan weer eens bij te praten met Jelle van der Meer, hoofd automatisering bij De Klokslag. Als machinebouwer maakt De Klokslag productiesystemen voor harde en half-harde kaas. Een klant in het Duitse Neu-Ulm had problemen in een deel van zijn productieproces.

Storing simuleren

Het ging om een pekelbad waarin kooien met kazen worden geladen. Zodra een kooi gevuld is met kazen, wordt hij naar het bad gebracht. Bij een aantal variaties tijdens het afronden van de productie moesten operators soms ingrijpen. Daardoor kwam dit deel van het productieproces regelmatig stil te liggen. “Omdat onze klant 24/7 produceert, was er geen mogelijkheid om dit probleem ter plekke, tijdens de productie te analyseren en op te lossen”, vertelt Van der Meer. “GAIN stelde voor om de storing te simuleren in de NX Mechatronics Concept Designer (MCD) van Siemens.”

Digital Twin

“Wij werken al twee jaar met deze simulatiesoftware”, verklaart Otto Bouman, manager bij GAIN. “We hebben er pilots voor diverse klanten mee gedaan en hadden voldoende vertrouwen in het pakket om op no cure no pay-basis voor De Klokslag aan de slag te gaan.” Zijn collega Walter van der Wurf heeft als control engineer de Digital Twin in NX MCD gemaakt: “Wij hebben de hijskraan, de kooien en invoer gesimuleerd en dit model laten communiceren met de Siemens-PLC van de klant. Hierdoor konden De Klokslag en zijn klant het probleem simuleren in de Digital Twin.”

Snel opgelost

“Dit heeft ons aardig geholpen”, aldus Van der Meer. “Het simulatiemodel kon prima gekoppeld worden met de PLC van de klant. Door samen met de operators en het hoofd productie de storing te simuleren, hebben we de oorzaak gevonden. Het procesonderdeel bleek niet altijd goed te worden afgerond, waardoor het de volgende ochtend niet opstartte. We hebben dit kunnen verhelpen zonder dat de productie ook maar één minuut stilgelegen heeft.”

Met behulp van een Digital Twin kun je ontwerpfouten in een vroeg stadium zichtbaar maken en aanpassingen doorvoeren.

Otto Bouman, manager bij GAIN Automation Technology

Inmiddels is NX MCD door GAIN ook ingezet bij een andere klant van De Klokslag. Hier moeten kazen in verschillende soorten en formaten eerst in setjes gegroepeerd worden voor ze de kooi instromen. GAIN heeft het verzamelen van de verschillende kaasvarianten dagenlang gesimuleerd om dit goed te laten verlopen. Van der Meer: “Zodoende hoefden wij niet dagenlang met kazen sjouwen om dit procesonderdeel te testen.”

Flexibel en schaalbaar

Van der Wurf: “De kracht van NX MCD is dat wij de tekeningen van klanten kunnen inlezen en niet meer hoeven om te bouwen. Het is een flexibele software: als een tekening incompleet is, kunnen we deze nog aanpassen. Een ander voordeel is de schaalbaarheid. Als de tekening modulair is opgezet, dus uit meerdere blokjes bestaat, kun je één blokje herhaaldelijk toepassen. Je kunt bijvoorbeeld één conveyor (transportband) maken en deze 30 keer toepassen. Ook voor specials is het handig.” NX MCD koppelt naadloos met andere 3D CAD-systemen. Door de combinatie met de SIMIT-simulatiesoftware van Siemens kan ook het gedrag van besturingen worden gesimuleerd.

Virtual Commissioning

GAIN gelooft sterk in Digital Twins en in NX MCD. Bouman: “Wij willen innovatief zijn en een van de besten in industriële automatisering. Via een klant kwamen we in aanraking met NX MCD. In onze ogen is simulatie de toekomst, we kunnen er nog veel mee winnen. Met behulp van een Digital Twin kun je ontwerpfouten in een vroeg stadium zichtbaar maken en aanpassingen doorvoeren. Door de installatie eerst virtueel te testen, gaat ze beter voorbereid naar de klant. Bij de daadwerkelijke inbedrijfstelling van de machine zijn minder of geen aanpassingen meer nodig. Het fysieke commissioning proces kan hierdoor tot 50% worden verkort.”

Veel mogelijkheden

De Klokslag wil NX MCD nu ook zelf gaan aanschaffen. Van der Meer: “De volgende stap is dat we een nieuwe installatie vooraf gaan simuleren. Dit bespaart ons veel tijd en reiskosten voor de inbedrijfstelling. Onze klanten zitten immers in heel Europa. Wij bouwen grotere, innovatieve lijnen die altijd custom made zijn. Hierdoor kunnen we de installatie vaak niet in z’n geheel opbouwen en testen, wat je juist bij prototypes graag zou willen. Bovendien is het niet meer vanzelfsprekend om medewerkers nog dagenlang voor een inbedrijfstelling naar het buitenland te sturen. Gezinnen hebben tegenwoordig meer dan één kostwinnaar; vaders en moeders dragen samen de zorg voor de kinderen. Digital Twins kunnen ons helpen onze medewerkers te behouden en drukken bovendien enorm de kosten. Ik zie ontzettend veel mogelijkheden.”

Meer informatie

Lees ook:

• Het toepassen van digital twins in de vliegtuigmaakindustrie
• Samenwerkingsverband GAIN Automation en B&R Industriële Automatisering voortgezet
• Altair One platform voor datagestuurd ontwerpen en simuleren