В таких долговечных товарах, как капитальные товары, машины и системы, необходимо обеспечить высокую доступность, минимизировать меры по обслуживанию с соответствующими простоями и в то же время обеспечить надежную работу. Для достижения этого уравновешивающего действия необходимо точное знание фактического статуса отдельной системы. По этой причине датчики на физическом продукте регистрируют соответствующие данные об окружающей среде и условиях эксплуатации, которые являются прочной основой для оценки состояния. Хотя эти данные могут предоставить основную информацию, они не могут охватывать все свойства, которые важны для оценки.
Картинная галерея
Виртуальные датчики предоставляют информацию
Здесь цифровой близнец предлагает расширенную информацию через виртуальные датчики, то есть через результаты расчетов в результате постоянно обновляемой симуляции. Это связано с тем, что нагрузки, возникающие в реальности, одновременно учитываются при моделировании путем подачи реальных данных датчика в имитационную модель в качестве граничных условий. Полученные результаты вычислений также могут быть получены в труднодоступных местах и, как виртуальные датчики, предоставляют информацию, которая выходит далеко за пределы реальных данных датчиков.
Подсказка: конструкция машины для собраний пользователей Роль моделирования на пути к профилактическому обслуживанию с помощью цифрового близнеца также является предметом лекции, посвященной конструкции машины для собраний пользователей, которая состоится 5 июня 2018 года. Вместе с доктором Стефан Бенк из Phoenix Contact объяснит Кристофу Гебхардту, как был создан цифровой близнец для функционально безопасных приложений для реле.
О программе: Встреча пользователей Machine Design
Например, температуры в филигранных конструкциях (например, в намоточной головке генератора), механические напряжения в зонах контакта (например, в подшипнике качения) или условия потока в узких поперечных сечениях (например, в воздушном зазоре электрической машины) могут быть определены и использованы для подробной оценки состояния. Таким образом, цифровой близнец - это имитационная модель, которая снабжается текущими граничными условиями при эксплуатации продукта или системы и предоставляет информацию о том, как выглядит текущее состояние всех соответствующих свойств продукта.
Ждать условия
Такое расширенное знание о реальном состоянии продукта имеет решающее значение для технического обслуживания на основе условий. Это требует точных результатов для того, чтобы делать надежные заявления, но также позволяет повысить конкурентоспособность в сфере услуг. В 2010 году Министерство энергетики США обнаружило в исследовании, что 55% всех концепций технического обслуживания являются реактивными, то есть меры технического обслуживания выполняются только при необходимости (= отказ), 31% являются профилактическими после генерализованных циклов и только 12% основаны на состоянии (прогнозирующем). Другой результат исследования показал, что переход от профилактического обслуживания к профилактическому обслуживанию может сократить количество отказов на 70% и затраты на обслуживание на 25%.
Чтобы обеспечить требуемое качество результатов, очень абстрактные 0D или 1D имитационные модели слишком неточны, с другой стороны, сложные трехмерные симуляции с использованием FEM (метод конечных элементов) и CFD (вычислительная гидродинамика) не способны передавать непрерывный поток на датчики. Обработайте данные достаточно быстро. Таким образом, доступны модели поведения (модель в уменьшенном порядке - ПЗУ), которые получены из анализа 2D или 3D поля и обеспечивают как необходимую точность, так и требуемую скорость. Взаимодействие отдельных компонентов продукта, таких как приводы, механика, управление и электроника, реализуется путем объединения отдельных моделей поведения и суммируется в интегрированной цифровой модели продукта в виде цифрового близнеца.
Цифровой близнец
Что может сделать цифровой близнец?
Одним из примеров проекта является цифровой двойник ветряной турбины, который используется для определения срока службы сварных швов в различных точках башни в зависимости от фактического направления и силы ветра. Для этого в сотрудничестве с Университетом MCI (Центр управления Инсбруком) в Кадфеме была создана магистерская работа.
Дополнение к теме симуляции также на этапе использования
Соединение IoT с имитацией позволяет передавать данные датчиков в реальном времени в имитационную модель, чтобы можно было детально оценить реальное состояние продукта с помощью цифрового близнеца. Это позволяет получить более далеко идущие утверждения о поведении продукта, чем выборочные данные датчика. Цифровой близнец поддерживает прогнозное техническое обслуживание на основе условий, анализ и оптимизацию условий эксплуатации и дальнейшее развитие продуктов на основе данных о реальной нагрузке и анализа больших данных.
Вычислительные инженеры, системные инженеры, менеджеры по продуктам, сервисные инженеры и менеджеры по техническому обслуживанию могут получить представление о практических преимуществах для себя: в дополнение к преимуществам цифрового близнеца, вебинар демонстрирует реализацию на примере. Связь физического продукта, используемого с имитационной моделью, представлена через платформу IoT, а также процедуру интеграции физических моделей с системами управления и встроенным программным обеспечением.
Вебинар: 17 мая 2018 года, с 10 до 11 утра, www.cadfem.net/webinar-zwilling
Роль моделирования на пути к прогнозному обслуживанию с помощью цифрового близнеца также является предметом лекции на собрании пользователей машиностроения, которое состоится 5 июня 2018 года. Вместе с доктором Стефан Бенк из Phoenix Contact объяснит Кристофу Гебхардту, как был создан цифровой близнец для функционально безопасных приложений для реле.
Совещание пользователей конструкции машины: 5 июня 2018 г., www.anwendertreff-
maschineenkonstruction.de
Обмен данными через платформу IoT
Данные датчика физического продукта могут быть переданы в цифровой близнец через так называемую платформу IoT (Интернет вещей). С одной стороны, он устанавливает соединение с физическим продуктом и подготавливает данные датчика для цифрового двойника. С другой стороны, он получает результаты цифрового близнеца и делает их доступными для оценки служащему. Таким образом, можно оценивать как отдельные продукты, так и полные группы продуктов и систем, например, в зависимости от региона, условий эксплуатации или состояния износа.
В рамках пилотного проекта Phoenix Contact и Cadfem создали прототип цифрового двойника для реле для критически важных приложений, который использует рабочие данные, такие как переключаемая мощность, частота переключения и температура, для прогнозирования оставшегося срока службы.
Анализ больших данных, распознавание образов и машинное обучение также позволяют определять механизмы износа и отказов и координировать меры по техническому обслуживанию. Путем систематического сбора и оценки свойств продукта на этапе применения можно определить оптимальные рабочие параметры, адаптированные к фактическому применению, и лучше записать поведение продуктов и систем. Кроме того, собранные данные формируют прочную основу для оптимизации ассортимента продукции - в соответствии с соответствующей областью применения. Поэтому внедрение цифрового близнеца является важным шагом в переходе от бизнес-модели, ориентированной на владение, к сервису., (Уд)
Ганновер Мессе 2018: зал 6, стенд H18
* Дипл.-инж. (FH) Кристоф Гебхардт - менеджер по развитию бизнеса в Cadfem GmbH