• Description
為什麼工廠或自動化公司的高階主管,更需要數位分身(Digital twins)?

 

從規劃設計到實體(規劃產線)的整個生命週期過程都是複雜且昂貴的階段,尤其是實際上線運作後才發現問題所在,而這些改善過程的時間、人事、設備等各種成本,高達數百萬或甚至千萬不等的費用,且一邊是產線接單的交期壓力,而另一邊則是驗收未達條件的違約罰款,對雙方都是得不償失。

 

數位分身(digital twins)是實體自動化產線的照妖鏡,當事情尚未在實體層面發生的時候,透過3D模擬分析整個運作過程,真實且精確地呈現現實情況的問題點,並立即找處解決方案與改善,大量節省30%以上的各種成本,提升營運效能以及市場競爭力。

啟動工業4.0的智能化、彈性化、客製化的製造策略中,不可諱言的,數位分身(digital twins)更是必須使用的工具,當產線尚未建置或是已經在運行的產線要進行改善時,皆可以建立數位分身模型 : 3DLayout與設備擺設規劃、感測器佈局規劃、機械手臂整合CNC與周邊自動化設備、AGV上下料與運行路線碰撞分析、產線流程規劃等等,對整個廠房或產線進行虛擬空間的運作模擬,透過模擬改變現況,用最短的時間去應對快速改變的市場,強化您在全球化工業4.0浪潮下的國際競爭力,邁向精實製造創造公司最大獲利!

應用領域

 

l  工業4.0數位分身

l  新建和現有工廠和工作站佈局規劃

l  機器連結關係

l  週期時間規劃和優化

l  自動計算工件表面和沿輪廓的處理軌跡及可選手動後處理

l  以製造商的語言對機器人進行離線編程

l  機器人和其他運動學的可達性和碰撞分析

l  驗證PLC的控制器程序

l  使用真實PLC和實際總線進行虛擬調試

l  即時互動式虛擬實境工廠

l  建立展示和訓練用影片

您不得不使用智慧機械虛擬調試(commissioning)系統的龐大效益:

▲解決30%以上溝通問題,設備商與工廠端的自動化專案規劃以3D動態模擬方式呈現

▲縮短75%規劃機械手臂(Robot)加工路徑時程,整合CNC與周邊設備並分析碰撞風險

▲縮短80% 的機器週期時間(MCT)規劃,從數小時的重新規劃變為10分鐘即調整完成

▲提升OEE數值,分析多餘的動作、過長的等待等,精準算出Cycle time並優化改善

▲節省數百萬的事後改善費用,使用3D模擬自動化產線運作過程預先規劃正確的方案

▲減少高額的人事與交通費用支出,整合線上會議並以3D動態模擬畫面進行專案討論

▲解決不同部門的合作開發問題,機械人員與電控人員,透過模擬平台進行即時溝通

▲精確決策設備投資效益,使用模擬驗證CNC、自動化設備、RobotAGV的整合方案

▲無風險且靈活的換線規劃,建立自動化產線數位分身並快速驗證各種方案的可行性

▲一條龍式的整體效益,從接案、概念評估、設計驗證、模擬運行、訓練與VR展示等

主要使用

 

l  汽車供應商

l  自動化工程

l  機械製造

l  機械工程

l  金屬加工

l  工程單位

l  系統整合商

l  研究機構


註:點圖可看詳細大圖

主程式模組

主程式可對幾何,機械和電氣進行建模和模擬。

幾何模型功能

▲模型元素的幾何多面體之()(頂點)關係由層次結構的樹狀圖所組成。
▲直角
坐標系統描述所有元素的位置和方向
▲簡單的CAD功能,讓客戶輕鬆將物體進行平移與旋轉
支援可切換的幾何細節級別,增加模擬運行效能。
渲染(Render clones)功能可呈現物體精緻材質。

▲視覺化的標註Layout尺寸,組件和間隙

 

機械模型功能

▲沒幾何外觀也可以進行運動學建模
複雜運動學可建模為平移和旋轉軸的組合方式
支援使用者自定義的運動學與Denavit-Hartenberg參數
支援工件和物件之間的夾持程序
▲透過電氣輸入(
Electrical Inputs)控制使用者自定義的控制器程式,進行控制機械組鍵和運動鏈的運動模式

 

力學模擬

功能齊全的運動,即使沒有幾何也能設計
複雜運動學可建模為平移和旋轉軸的序列
用戶定義的運動學與Denavit-Hartenberg參數
抓取程序的工件和部件的運動
透過電氣輸入,教學位置或用戶定義的控制器程序控制機械組件和運動鏈

電動模型

數位與類比的I/Os用於真實的電氣建模兼容用於管理電氣連接和電路圖規劃的I / O面板
工廠部件I/Os的分層顯示
清晰排列圖表可以自由選擇顯示的I / O
I / O的圖形連接可視化,顯示連結的對應I / O
I / O的訊號值的顯示和可進行手動設定
分配和資源標籤和項目名稱的管理

建模功能
運動路徑(linear, PTP, circular, spline)和Robot移動和動畫的路徑節點
模擬中用於計算的嵌套對象函數:算術(arithmetic),三角學(trigonometry),布爾代數(boolean algebra)

語言控制結構,對模型(幾何,力學和電氣)的靜態和動態屬性的存取,隨機數等。
用於自動幾何捕捉的連接器和觸發器以及I / O的功能連接以及建模和模擬期間的夾持關係
組件的自由變形縮放用於用戶定義的模型庫組件,還適用於機械的功能元件
分層引用現成範例模型
模型庫:幾何圖形,紋理和材料,I / O控制器,交互元素

模擬
運動3D模擬與自動即時控制
時間離散模擬:用戶定義的模擬週期低至1 ms
模擬運行的確定性再現
模擬期間創建和刪除元素的對像源和匯點
任意數量的同時模擬控制器,例如: RobotI / O控制器或PLC,以上僅受僱用的計算機的性能的限制。
模擬期間運行程序可逐行顯示序列跟踪
繪製和輸出特徵曲線,例如: 位置、速度、加速度、I / O值和多個性能數據

可視化
高性能渲染器,用於逼真的模型可視化
陰影和SSAO(屏幕空間環境遮擋)
可以同時進行任意數量的獨立查看窗口
用戶定義的剖視圖
3D立體可視化於多種格式,與大多數3D電視和3D投影機兼容
可匯入雷射掃描的點雲圖檔進行可視化
多個光源參數:環境光、定向燈、點燈、頭燈
具有光學和其他物理性質的材料
從圖形文件匯入材質紋理

操作
Model Explorer用於對所有模型元素進行分層結構化存取
管理所有模型元素的所有屬性
提供的和用戶定義的模型庫的管理
對所有應用程序選項和模型選項的結構化訪問
版本管理用於備份中間版本
用於直觀在3D視圖中進行幾何建模的圖形編輯模式
3D marker:多對齊操作的額外坐標系
模型分析揭示可能的建模誤差
一般查找和替換功能
控制器項目,程序和職位列表的結構化管理
對象標註和3D視圖中的選擇
像素精確的大屏幕截圖,目前視圖的高分辨率,也為高質量打印
F1引用上下文的在線幫助系統,進行介紹例子
Windows已知的許多操作選項:可配置的工具欄
上下文菜單,鍵盤快捷鍵,停靠窗口,撤消功能,複製和黏貼,拖放等。
高分辨率的用戶界面,使用100%,125%,150%或200%的縮放級別

互動與媒體
用戶互動於模擬過程中任何時間
模型中可點擊的3D元素(例如工廠內的開關)
查看視窗中可點擊的2D元素(例如,一個可觸發動作的圖塊)
3D滑鼠和遊戲手把進行導航和互動
3D視頻和網路攝影機在模型中播放視頻
展示控制:透過電氣輸入在預定義視圖之間切換
用於互動和媒體內容的操作對象,例如 聲音,網站和消息
可選水標在觀察視窗

模型導入模組

l  STEPAP 203AP 214),IGESVRMLSTL3ds MaxAutoCAD DXFAutodesk FBXBlenderColladaWavefront對象格式導入3D CAD數據

l  導出Autodesk InventorAutodesk 3ds Max的插件


以專用格式導入模型

對於以下列製造商格式導入3D CAD數據,可以使用獨立的軟體包:JTNXCATIAV4V5V6),CreoInventorSolidWorksSolid EdgeParasolidACIS。根據要求格式化DWG2D)。

 

模型導出

STEPIGESVRMLSTLDXFAutoCAD R12)以及POV-Ray光線追蹤器格式導出3D幾何數據。

 

 

機制模組

使用機制模組,可以為模型添加運動並模擬機械,感測器和傳輸。

力學模擬
平移(推力軸)和旋轉(轉動軸)自由度,例如 用於氣缸和運動鏈
可配置驅動器,還具有用戶定義的運動配置文件
抓握的機制
齒輪和齒輪
具有現成機構的模型庫

 

感測器模擬
真實感測器表示在工廠模型中
許多感測器類型:感應和電容接近開關、光學距離感測器、光柵、超聲波感測器、安全雷射光掃描儀、用於位置和方位檢測的相機、條形碼讀取器和收發器、應答器系統(RFID系統)
3D可視化測量範圍和檢測的元素,進行驗證實際可達範圍
測量範圍,頂角,輸入和輸出特性等參數
常見多種感測器的模型庫

運輸模擬
離散軌道傳輸系統的建模和仿真,例如:工件載體傳輸系統、自動引導傳輸系統或零件庫
適用於簡單組件或完整的物流系統
基於文本的低階建模,用於創建功能詳細的組件,也適用於模型庫
透過將3D模型庫中的預先建模的組件與3D空間結合在一起,構建複雜綜合(混線)工廠的圖形高級建模
基於幾何外殼的現實接觸行為
滑動摩擦和重力的物理模擬
模型庫與非功能性的CAD數據的增強隱形功能元件
運輸系統型號庫Bosch TS2plusASYS TECTON

特點
虛擬Robot控制器
不同製造商的Robot可整合在同一個模型內運行模擬
虛擬教學在模型中移動機器人
RobotTCP管理(工具中心點 - tool center points
可視化的Robot工作範圍空間,也是用戶定義的TCP精確得知干涉或可能碰撞區。
實際由Robot製造商提供的運動學數據進行可達性分析,執行真正的Robot於虛擬模擬和調適。

線性和旋轉附加軸
整合編程環境
源代碼中的語法突出顯示,了解代碼目前運行階段
透過編譯虛擬控制器的源代碼進行錯誤檢查
不正確的行為可以直接跳過
模型庫:用於測試目的的Robot標準運動學,附加軸

程式設計
Robot編程語言IRL根據DIN 66312
IRL是一個簡單的高級編程語言,用於任意製造商對機器人進行編程。
用製造商的Robot語言自動建立Robot控制程序的編程助手,自動生成語言程序。
碰撞檢測
對於模型的任意元件,特別是對於Robot,夾具和夾緊部件,也適用於工件載體
可配置的碰撞事件訊息提醒
可視化的碰撞部件,碰撞顏色顯示、訊息顯示等。
使用時間戳記錄碰撞組件,以便後續分析
模擬運行,進行妥善的決策方式。
碰撞產生瞬間,模擬停止詳細分析
透過顯式配置關鍵組件進行性能提升測試
考慮Robot安全距離,通過自動擠出零件邊界範圍,進行包含Robot安全距離的模擬。
塗層工藝流程模擬
具有參數的過程工具
工件的幾何形狀自動進行三角測量
通過真實顏色或偽顏色可視化塗層強度

ABB RAPID機器人套件

l  模型庫ABB機器人

l  機器人編程語言RAPIDABB):支持最重要的語言元素

l  3D視圖和RAPID程序之間直接交換機器人位置(robtarget),工件坐標系(wobjdata)和工具(tooldata

 

機器人模組KUKAKRL

l  模型庫KUKA機器人

l  機器人編程語言KRLKUKA):支持最重要的語言元素

 

機器人模組裝三菱與MELFA-BASIC

l  模型庫三菱機器人

l  機器人編程語言MELFA-BASIC IIIIVV(三菱):支持約95%的語言元素

l  機器人細胞模型助手

 

三菱在線聯軸器

l  通過以太網,RS232USB連接到真正的三菱控制器(取決於控制器)

l  上傳和下載程序和機器數據

l  除了附加功能外,三菱在線耦合還可作為獨立軟件CIROS Programming提供。

 

機器人套件擅長V +

l  機器人編程語言V +AdeptVersion 12

l  模型庫Adept機器人

 

機器人模組Stäubli/ CS8模擬器

l  模型庫史陶比爾機器人

l  史陶比爾CS8模擬器與VAL3的耦合用於關節值

 

機器人模組裝FANUC

l  模型庫FANUC機器人

 

機器人模組裝雜項機器人

l  模型庫機器人:ComauDensoEpsonKawasakiYaskawa MotomanNachiReisUniversal Robots


控制器模組

l  虛擬調試 - 硬體在環(HIL - 模擬:針對虛擬工廠在真實控制器硬件上運行的控制器軟體的開發和測試

l  OPC客戶端

n  OPC DA(數據存取)

n  OPC UA(統一架構)

n  高性能OPC客戶端,適用於大多數控制方案

n  使用OPC服務器提供的項目可以方便地進行配置

n  自動模型內部配置:虛擬字段級別組件的I / O根據其名稱連接到新創建的控制器I / O

l  OPC服務器

n  OPC DA(數據存取)

n  OPC UA(統一架構)

n  外部操作單元或外部PPS / MES / PDA軟體的耦合

l  耦合Beckhoff TwinCAT

n  用於透過實際總線硬體耦合實際控制器硬件

n  直接存取EtherCAT

n  透過Beckhoff提供的總線端子存取其他現場總線系統,例如RS232RS485AS-InterfacePROFINET-RTPROFINET-IRTEtherNet / IPIEEE-1588LightbusPROFIBUS-DPInterbusCANopenDeviceNet DMX

l  耦合西門子PLCSIM

n  從版本5.4 SP3耦合軟體Siemens SIMATIC PLCSIM,用於模擬S7-300S7-400的程序

l  耦合西門子PLCSIM Advanced

n  例如,對於Siemens S7-1500

l  耦合Delta Logic ACCON-AGLink

n  例如,存取Siemens S7-1200S7-1500

l  耦合MathWorks MATLAB

n  CIROS元素和MATLAB腳本之間的通信

l  耦合MathWorks Simulink

n  CIROS元素與Simulink模型之間的通信

l  模擬西門子STEP 7

n  可以直接加載簡單的STEP 7項目(* .s7p),並模擬控制模型

l  模型庫PLCOPCSiemensTwinCAT


模擬電影和影片錄製

l  模擬電影具有用戶定義的場景和舞台方向

l  場景之間自動流暢過渡的不同方法

l  對當前位置的模型元素進行自動追踪,平移和軌道運動

l  截面視圖和縮放

l  沿用戶定義的路徑追蹤鏡頭,可選擇沿著另一條路徑查看方向

l  控制結構:跳轉和用戶觸發的條目到任意場景

l  透過等待和設置I / O來與模擬過程同步

l  H.264 / MPEG-4WMV9格式錄製影片 - 幾乎沒有延遲


虛擬工作者

l  具有30個自由度的模型庫虛擬人(虛擬工作者)

l  根據機器人教學教授身體姿勢

l  位置列表存儲身體姿勢

l  模擬在兩個身體姿勢之間進行插值

l  [此模組需要機器人模組。]


模型動畫包

模型動畫包包含可信的可視化功能,同時避免了用於真實模擬的複雜建模。

 

動畫設計師

l  簡單的對象動畫

l  用於定義3D空間中運動軌蹟的運動路徑

l  在時間尺度上的運動路徑的安排

l  與模擬機制和運動學結合使用

 

物理效應

l  物理效果基於NVIDIA PhysX

l  考慮重力,摩擦力和衝擊力

l  靜摩擦,滑動摩擦,恢復係數和密度/重量的參數

l  輸送帶,由電氣輸入控制:速度,加速度,運行方向,激活

l  與模擬機制和運動學結合使用

塗層工藝的過程模擬

 

l  帶參數的處理工具

l  過程工件的幾何形狀自動進行三角測量

l  通過真彩色或偽彩色可視化塗層強度


模型操作

l  支援編程語言Python,用於建模和模擬控制

l  支援Python 3.6Python 3.7

 

規劃師(插件)

Planner用於分析工廠生命週期中的循環時間。

Planner (Plug-in)
計劃器用於分析工廠生命週期中的循環時間

週期時間(Cycle Time)規劃/機械設計
甘特圖描述所有動作的順序
持續時間和行動依賴的簡單建模
Parallel sub processes
不同類型的依賴關係:simpleANDOR
即時自動計算關鍵路徑和總循環時間
構建大過程的Sub-diagrams
操作可以被標記為依賴於3D工廠模型的感測器或啟動器
比手頭方法或電子表格快速

PLC順序流程圖(Sequential Flow Charts)
順序功能圖(SFC)符合IEC 61131-3
具有步驟,轉換,動作,條件和跳轉的順序
從感測器相關動作的周期時間圖,直接全自動創建SFC
根據IECSFC導出到真實的PLC

電路圖規劃/電氣設計
管理I / O模組和閥組
執行器和感測器的圖形分配
匯出EPLAN電路圖(Schaltplangenerator)

循環時間(Cycle Time)分析
從運行模擬記錄循環時間圖
週期時間圖的比較


更多功能

 

l  文檔編譯

l  此軟體模組的某些功能也可作為獨立軟體CIROS Planner使用。

VR套餐

·        多屏幕投影:在多個屏幕上可視化整個模型,也是立體的

·        VR眼鏡Oculus RiftHTC Vive的耦合

·        耦合設備的耦合

查看器模組

·        將模型導出為HTML5文件,以便在瀏覽器中進行導航查看

·        模擬流的流式傳輸用於在瀏覽器中查看

·        這些功能可以像3D PDF一樣用於傳達模型和模擬序列。

·        您可以在下載部分下載示例HTML文件。

CIROS播放器

·        用於使用CIROS Studio建立的模型的互動視模擬的獨立軟體


以專有格式導入模型

對於以下列製造商格式導入3D CAD數據,可以使用獨立的軟體包:JTNXCATIAV4V5V6),CreoInventorSolidWorksSolid EdgeParasolidACIS。根據要求格式化DWG2D)。

 

模型導出

STEPIGESVRMLSTLDXFAutoCAD R12)以及POV-Ray光線追蹤器格式導出3D幾何數據。

 

機制包

使用機制包,可以為模型添加運動並模擬機械,感測器和傳輸。