Uitdagingen in machinesoftware wereld
Bij Vintecc creëren we slimmere machines in een steeds uitdagender wordende industrie. Een van de belangrijkste trends die we zien is de toename van machinecomplexiteit .Auto's zijn hier het perfecte voorbeeld van: ze bevatten steeds meer functies om het chauffeurscomfort te verbeteren, maken gebruik van slimme ADAS-systemen en hebben veel meer aansluitmogelijkheden.
Een tweede trend is dat de technologie sneller gaat dan ooit. Innovaties moeten op korte termijn naar de markt worden gebracht. Er zijn veel onderliggende drijfveren voor deze trend. De concurrentie proberen slim af te zijn, elke klant een oplossing op maat bieden, hogere ROI, enz.
Kortom, toenemende complexiteit en kortere time-to-market voedt de behoefte aan meer technische experts,terwijl die schaarser worden. Dus hoe kunnen we dit aanpakken?
Modelgebaseerd ontwerp en virtuele inbedrijfstelling: de sleutel tot succes
Elk machineontwerp is een afweging tussen bovengenoemde factoren. Bij Vintecc geloven we dat we dit proces kunnen versnellen met de juiste tools en samenwerking met de juiste mensen. Modelgebaseerd ontwerpen & virtuele inbedrijfstelling zijn enkele van die concepten. Om dit concreet uit te leggen, gebruiken we een voorbeeldcase van een transportsysteem. Dergelijke systemen worden op bestelling gemaakt en testen zijn duur, maar er kunnen belangrijke verbeteringen worden aangebracht waardoor het een perfecte case is voor virtuele inbedrijfstelling.
Virtuele inbedrijfstelling vs. Digital Twin
Virtuele inbedrijstelling zet een apparaat of proces in een virtuele context voordat het fysiek wordt gerealiseerd. Via onze in-house ontwikkeld DUAL platform ontstaat er een Digital Twin van het transportsysteem dat gemaakt wordt vanuit 3D CAD-modellen. Afhankelijk van de omvang van de ontwikkeling kunnen enkele abstracties worden gemaakt. Er wordt bijvoorbeeld niet altijd rekening gehouden met motorisch dynamisch gedrag.
Met een eerste versie van de digitale tweeling kan het ontwerp van het algoritme beginnen met het gebruik van de Digital Twin als virtuele testbank. Ook kunnen mechanische aanpassingen eenvoudig worden herhaald (zoals de locatie van sensoren). Ze kunnen ook geverifieerd worden aan de hand van de software die in ontwikkeling is.
De besturingssoftware zelf is gebouwd in Simulink/Stateflow van Mathworks. De visuele benadering van softwareontwikkeling maakt het een low-code platform dat op zijn beurt het iteratieproces van het ontwerp versnelt, terwijl alle opties open blijven voor uiteindelijke implementatie door middel van automatische codegeneratie.
In dit geval hebben we voor het testen van prototypes gekozen om de gegenereerde C++-code in te zetten op een realtime platform met een interne architectuur die is ontwikkeld door Vintecc.
Bij de implementatie zagen we quasi-identiek kinematisch gedrag in vergelijking met de digitale tweelingsimulatie. Dit verhoogde het vertrouwen in de digitale tweeling en de gesimuleerde optimale ontwerpparameters. Dankzij de VC-workflow was er geen noodzaak voor uitgebreide iteraties (~95% reductie) en was er dus een zeer korte inbedrijfstellingstijd (~90% tijdsbesparing).
De succesfactoren van virtuele inbedrijfstelling
Ten slotte zijn er belangrijke factoren waarmee je rekening moet houden vooraleer je een virtuele inbedrijfstellingsworkflow gebruikt::
- Ten eerste moeten de simulaties Real-Time of liefst sneller draaien to make it workable. The faster the simulation speed, the faster results can be obtained. This balances with the level of detail you wish to integrate.
- Daarnaast moet de digital twin de realiteit vertegenwoordigen. Het is belangrijk op te weten dat elke abstractie of vereenvoudiging een prijs met zich meebrengt die verder van de realiteit afstaat. Eens je dit weet, kan je anticiperen op verwachte verschillen en hierop inspelen.
- De digital twin moet verbinden en co-simuleren met de ontwikkelomgeving van applicatiesoftware, zoals Matlab/Simulink, native C of C++ of PLC taal.
- Ten slotte moet de digital tweeling intuïtief, gemakkelijk en configureerbaar zijn zodat het snel kan omgaan met aanpassingen en/of variaties.
