Cyfrowy bliźniak w produkcji opon

• Strona główna
• Artykuły
• Cyfrowy bliźniak w produkcji opon

2021-07-20

Rosnący popyt na produkcję ogumienia sprawia, że materiały niezbędne do jego produkcji, takie jak naturalny kauczuk czy czysta sadza są pod silną presją cenową. Nacisk na zrównoważony rozwój napędza ekologiczną produkcję i recykling opon, z kolei coraz bardziej popularny trend współdzielenia przejazdów oraz rozbudowane floty dostawcze/logistyczne generują zapotrzebowanie na lżejsze i jednocześnie bardziej odporne opony.

Wielu producentów zastanawia się nad tym, co zrobić, by sprostać wyzwaniom i oczekiwaniom rynku. Odpowiedzią na bolączki branży są nowe technologie. Rockwell Automation podpowiada po jakie technologie warto sięgnąć, aby produkować mądrze, szybko i efektywnie.

Liderzy branży już na etapie wstępnej produkcji opon coraz częściej i śmielej sięgają po przełomowe innowacje, wykorzystujące choćby cyfrowego bliźniaka (Digital Twin) - dynamiczną cyfrową replikę opony i systemu pojazdu w całym jego cyklu życia. Replika wykorzystuje kompleksowe dane, analizy, symulacje i emulacje. Cyfrowy Bliźniak to rozwiązanie, na które składa się pięć kluczowych elementów:

• CAD - modele geometryczne i wielokątne, zapewniające cyfrowe odwzorowanie fizycznego składu i geometrii opony,
• Fizyka - cyfrowe modele dynamiki opony i parametrów takich, jak wymiana ciepła, ciśnienie, wibracje i dźwięk,
• Automatyzacja - modele procesów produkcji i automatyzacji niezbędne do cyfrowej emulacji procesów produkcji opon, aby można je było badać i ulepszać,
• Rozszerzona rzeczywistość - cyfrowa reprezentacja ludzkiego doświadczenia z oponami i produkcją opon, w tym obserwacja, konserwacja, operacje i procedury szkoleniowe,
• Analityka - cyfrowa charakterystyka danych, pomiarów, odczytów czujników i telematyki opony, systemu pojazdu i aktywów produkcyjnych wykorzystywanych do produkcji opony.

Co daje wykorzystanie cyfrowego bliźniaka?

Cyfrowy bliźniak to rozwiązanie, które zapewnia krótszy czas uzyskania wyników i znacznie redukuje ryzyko, dzięki wykorzystaniu wirtualnych modeli zamiast kosztownych i często trudnych do wykonania fizycznych eksperymentów i procesów analitycznych, niezbędnych do opracowania finalnego produktu. Liderzy rynku cyfrowego bliźniaka stosują na każdym etapie przedprodukcji, od koncepcji po wprowadzenie na rynek.

Rockwell Automation przedstawił pięć etapów przedprodukcyjnych z wykorzystaniem cyfrowego bliźniaka i realne korzyści uzyskane przez producentów opon.

Koncepcja: na tym etapie firmy starają się ocenić możliwości rynkowe dla nowej koncepcji opon i ich zgodność z aktualną strategią. Jeden z producentów opon o rynkowej wartości 6,9 miliarda USD wykorzystuje sztuczną inteligencję (AI) do łączenia rzeczywistych danych o surowcach z zaawansowanymi danymi analitycznymi, które umożliwiają naukowcom dokładniejsze przewidywanie właściwości mieszanki gumowej przed jej użyciem. Cyfrowy bliźniak przyspiesza opracowanie opon o wysokich osiągach, których nie dałoby się zrealizować za pomocą tradycyjnych eksperymentów fizycznych.

Wykonalność i planowanie: na tym etapie firmy opracowują techniczne podejście do nowego produktu oponowego i określają jego wykonalność. Jedna z firm produkujących opony o wartości 11 miliardów dolarów wykorzystuje emulację cyfrowego bliźniaka na wielu unikalnych mieszankach materiałowych, aby wybrać tą idealną. Ta sama firma była w stanie wyprodukować specjalną oponę do pojazdów hybrydowych, która charakteryzowała się 30% spadkiem oporów toczenia bez uszczerbku dla właściwości kluczowych dla bezpieczeństwa.

Rozwój: na tym etapie firmy opracowują oponę i weryfikują jej funkcjonalność oraz osiągi podczas projektowania procesów produkcyjnych i planów wprowadzenia. Jest to kosztowny i trudny etap prac. Jeden z producentów postanowił radykalnie ulepszyć konstrukcję radialnych opon pasażerskich za pomocą zaawansowanych maszyn, aby zwiększyć wydajność pracy, jakość i łatwość montażu. Zespół wykorzystał modele analityczne i uczenie maszynowe do scharakteryzowania danych, pomiarów, odczytów czujników i telematyki aktywów produkcyjnych. Udało mu się zoptymalizować wydajność produkcji opon, dostarczając ponad pół miliona opon rocznie o potencjale produkcyjnym na zakład.

Testowanie: na tym etapie zespoły przedprodukcyjne stabilizują procesy operacyjne, obsługi i wsparcia. Producent opon zmienił podejście z projektowania, budowania i testowania fizycznych prototypów na bardziej uproszczone podejście, wykorzystujące zaawansowaną symulację. Korzystając z cyfrowego bliźniaka, inżynierowie mogli wykorzystać złożone symulacje, aby zmniejszyć wydatki na budowanie i testowanie przedprodukcyjne o 25%.

Wprowadzenie na rynek: w końcowej fazie przedprodukcyjnej opona zostaje wprowadzona na rynek, a zespoły oceniają jej działanie, na rzecz wprowadzenia przyszłych ulepszeń. Jeden z globalnych liderów w dziedzinie opon wykorzystuje sztuczną inteligencję do monitorowania i uczenia się na podstawie zachowań kierowców, ciśnienia w oponach i osiągów. Firma opracowała połączone rozwiązanie w zakresie czujników opon dla floty komercyjnej, które umożliwiło radykalną poprawę w zakresie problemów funkcjonalnych związanych z oponami, w tym awarii i bezpieczeństwem.

Rockwell Automationautomatyzacjaprzemysł oponiarskicyfryzacja