Hogyan lett siker a digitális iker

Digitális iker megoldás gyártósori szállító robotok  
működésének optimalizálásában 

A következő cikk a Western Digital bogbejegyzése (https://blog.westerndigital.com/digital-twins-optimize-robot-manufacturing-ops/) alapján készült. A Western Digital amerikai cég, amely évente több millió adattároló (HDD, flash) eszközt gyárt. A cikk egy kínai gyárukban alkalmazott digitális iker projekt tanulságairól szól, melynek kidolgozásában az EPIC InnoLabs is részt vett. 

Mi az a digitális iker? 

A digitális iker megoldás a gyártásorientált vállalatok egy termékének vagy akár a fizikai gyártó környezetének egy olyan virtuális másolata, amely valós-idejű adatkapcsolattal és vezérlési funkciókkal rendelkezik. Egy gyártó vagy logisztikai rendszer digitális iker modellje lehetővé teszi a gyártási folyamatok elemzését, a szűk keresztmetszetek azonosítását és különböző irányítási funkciók tesztelését. Felhasználásának végső célja a gyártás hatékonyabbá tétele az áteresztőképesség javításával és a kiadások csökkentésével. 

Egyszerűen fogalmazva, a digitális iker egy termék, egy fizikai eszköz vagy eszközrendszer (pl. gyártósor) rendkívül részletes virtuális másolata. Egy bonyolult logisztikai rendszer esetén a digitális iker segítségével úgy tudjuk a virtuális térben szimulálni a rendszerünket, hogy annak adatait közvetlenül a valós rendszerből kapjuk, illetve a futtatás eredményeit közvetlenül vezérlő adatok, állapot- vagy struktúra-változtatások formájában visszatöltjük a valós rendszerbe. 

A digital twin of a factory floor from our fab in Shanghai.
Sanghaji gyár gyártósorának digitális iker projektje 

A Western Digital sanghaji gyárában digitális iker megoldással sikerült modellezni és szimulálni a kiszolgáló Autonóm Robotjárművek (ARV: Autonomous Robot Vehicles) sorvégi tesztberendezések ellátását. A digitális ikermodell létrehozásához különböző operációkutatási és sztochasztikus sorban állási modelleket kombináltunk, a modellek paramétereit pedig historikus termelési, valamint ARV adatokból nyertük ki. A modellekkel végzett kíséretek segítségével optimalizáltuk a rendszer működését, melynek teljesítményét a napi teljesített rendelések számával, valamint a gépek kihasználtságával mértünk. 

12-hetes modellezési ciklusok 

Csapatunk jellemzően 12-hetes digitális modellezési ciklusokban dolgozik, melyeket “Rapid Learning Cycle”-nek hívunk. A 12 hét alatt kísérletezünk a digitális ikermodell paraméterbeállításaival, így megismerjük a rendszer működését és azt, hogy milyen kimenetet várhatunk el különböző szcenáriók eredményeként. A kísérletezést követően 10 héten belül kiértékeljük az eredményeket és a modell jóságát, ami alapján eldől, hogy a projekt folytatódik egy komolyabb modellezési valamit rendszerfejlesztési fázissal, vagy pedig leállnak a vizsgálatokl. 

Azok a projektek, amelyek “túlélik” a 12-hetes fázist, úgynevezett pilot státuszba kerülnek, és ez újabb 6-12 hetes munkát jelent. Az ARV ikermodellek esetén a pilot fázis 6 hétig tartott, mely során mérnöki és üzleti döntések születtek a digitális modell által szolgáltatott eredmények alapján. Az eredmények alapján a valós rendszer fejlesztését és változtatását lépésenként tesszük meg, így gyorsan és hatékonyan tudjuk kezelni az esetlegesen felbukkanó, előre nem látott problémákat a bevezetési fázisban. Az új, előbbi módszer alapján fejlesztett ARV rendszer 2020 januárja óta teljes üzemben szolgálja ki a termelést. 

99%-os automatizálási szint digitális ikermodellekkel 

A digitális ikermodell segítségével sikerült az ARV-k kihasználtságát 25%-kal növelni, és ezt az eredményt már üzemi körülmények közt mértük. Az ARV-ket zónákhoz rendeltük, a zónák határait és a hozzájuk tartozó gépeket pedig modellezési kísérletek alapján határoztuk meg, így a valóságban is sikerült csökkenteni az általuk megtett távolságot ezáltal pedig megnőtt a teljesített rendelések száma. Néhány ARV speciális feladatkört kapott: egyes járművek dedikáltan csak töltik/ürítik a gépeket, amely a korábbinál hatékonyabb feladatkiosztást és munkamegosztást tesz lehetővé. 

A digitális ikermodell alapján történő rendszerfejlesztés mára 99%-os automatizálási szint elérését eredményezte. Emellett a modellek segítségével meg tudjuk határozni, hogy hány új ARV-re, esetleg milyen új működési logikára van szükség abban az esetben, ha a piaci igények megnőnek. Ily módon képesek vagyunk gyorsan és hatékonyan reagálni a volumen növekedésére gyártási környezetünkben.