Plant Simulation的3D 仿真助力奥迪汽车工厂仿真蓬勃发展
奥迪凭借 3D 工厂仿真蓬勃发展
在其最近 50 年的历史中，奥迪股份公司一直以 “通过技术进步”为旗帜生产汽车，该公司于匈牙利杰尔的业务在其蓬勃发展的制造角色中体现了这一标准。从 1993 年作为发动机制造工厂成立以来，奥迪匈牙利工厂现在涵盖了汽车制造的整个产品链，从为几乎所有奥迪工厂的工具和生产设备到整车的组装。它还在自己的技术开发中心有一支专家团队。
为了继续通过技术推进其汽车业务，奥迪匈牙利公司现在定期在数字制造软件解决方案组合中使用Plant Simulation工厂仿真的 3D 功能。前期处推行这一数字化也有些反对者，但制造工程师 菲利浦赫尔曼斯发现从 2D 过渡到 3D 的巨大价值，并且成功说服其他人认可其价值。
在西门子Realize LIVE 2021年会上，赫尔曼斯讲述了他发现 3D 仿真能助力其执行离散系统仿真，以及后来说服奥迪团队认可该软件价值的过程。
与其他汽车制造商一样，奥迪正在利用新的制造技术，例如模块化生产和自由移动的自动导引车，为缩短将新生产线或改造生产线投入运营时间。如果要完全加快工程周期的，物理制造现场的这些进步必须与数字化的进步同步推进。这意味着还必须减少总体仿真项目时间，以跟上工程把生产安排。
缩短仿真时间本身就是一项挑战，但其他因素使 赫尔曼斯的任务变得复杂。“还必须找到方法，使模型的外观、感觉和控制更接近现实，”他解释道。需要一个真实的模型来评估制造车间上自由移动物体的行为。必须准确描绘物理尺寸，并且必须清楚地表明每个物体在整体布局中与其他物体的位置和距离。“很快就发现，不仅是长度、宽度和高度，距离、阴影和工作水平都会影响物料流和对这些物流行为的评估”Hermans 说。
“此外，产品电气化也给奥迪带来了新的挑战，”他说道。“半成品和产品需要多次返回相同的资源站点。为了跟踪这些相互交织的运输流程，将这些环节从现实复制到虚拟现实中变得势在必行。获得工程计划的认可还需要更真实的虚拟描述。“画面的真实感非常重要，”赫尔曼斯表示，“根据光影、形式和比例，人们很容易感受到直观地看到AGV的输送任务、速度以及对物料流的影响。不正确的光影或比例会降低用户对结果的接受度。
Plant Simulation 让奥迪能够对生产过程进行建模、仿真、探索和优化。Plant Simulation 使用离散系统仿真和统计分析功能可以优化物料搬运、物流、设备利用率和人员需求。其面向对象和 3D 建模能力以及其他工具模块有助于提高制造精度与效率，同时提高吞吐量和整体系统性能。 Hermans 和他的同事必须确信，Plant Simulation 的 3D 建模功能提供的不仅仅是为新生产计划提供一幅“漂亮画面”。Hermans 指出，如果 3D 模型只会产带来美观却又无用的动画效果，那么学习如何制作 3D 模型是不值得的。“不尝试新的和未知功能的最大原因之一是我们害怕陡峭的学习曲线，”他补充道。事实证明，学习使用 Plant Simulation 的 3D 建模相对较快。从生产车间收集或生成所需信息需要投入更多的时间。尽管如此，人们仍然担心“在项目结束时，包括你自己在内的团队会发现你花哨的模型非常耗时且具有误导性，而且几乎没有附加值，”他回忆道。 Hermans 发现，在某些情况下，仅靠二维信息根本不足以构建合适的模型。例如，在对两个生产回路之间的桥梁上的产品堆积进行建模时，Hermans 使用 3D 布局文件来定位桥梁并定义所用几部电梯的高度。在建模阶段，他使用标准对象来重建输送系统，包括升降机在内的输送工具。为了准确控制位置、高度和其他变量，Hermans 将 3D 布局复制到 Plant Simulation 中的装饰层中。Hermans 总结道，其结果是为所有输送组件快速生成可视化控制组件，其带来的好处是，可以让决策层可以提前知道系统效果。 在Plant Simulation软件中，有两个关键工具对赫尔曼斯来说尤其实用，那就是自身动画和姿态建模。他使用自动画来模拟物体的运动，例如零件的转动或旋转或某些工具运动。姿势使他能够对内部运输和物流进行建模，例如在机器内执行零件更换的旋转台。他发现学习使用这两种工具相对容易。“不仅对话框几乎相同，而且内置方法也具有可比性，”他指出。“从这个意义上说，掌握其中一种就意味着掌握了两种。”
Hermans 体验到了 3D 动画与 Plant Simulation 的三个主要好处
1.3D仿真模型的更多价值– 由于3D仿真更贴近现实，客户和其他利益相关者能够更好地理解工程方案。用户获得了更好的把控整个系统结构，并可以轻松重用并适应其他项目中。由于 3D 动画清楚地描绘了必须在 2D 模型中描述和解释的各个方面，从而大幅简化了文档编制团队的工作。最后，负责构建控制结构的人员可以使用 3D 动画进行虚拟调试。
2.更快的项目审批和验收 – 与需要清晰描述和设计信息的 2D 模型相比，3D模型能够直观呈现这些内容。“3D 几乎是不言自明的，”赫尔曼斯发现。
3. 显着的性能提升——“动画转移到 GPU上，同时发生的事件数量大幅减少，”Hermans 解释道。“这种性能提升将减少实验所需的机器时间。”
奥迪匈牙利 3D 实施的结果令人印象深刻。由于项目验收速度更快、文档更少以及实验计算时间减少，整个仿真项目时间可以减少 15%。
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