Digital Twin i Virtual Commissioning w modernizacji linii produkcyjnych

Klient

Scania to globalny producent samochodów ciężarowych, autobusów oraz silników, znany z wysokiej jakości produkcji i ciągłej optymalizacji procesów przemysłowych. W odpowiedzi na rosnące wymagania operacyjne oraz potrzebę modernizacji infrastruktury automatyki, firma podjęła decyzję o wdrożeniu koncepcji Digital Twin oraz przeprowadzeniu wirtualnego uruchomienia linii produkcyjnych.

Celem było zminimalizowanie ryzyka przestojów oraz zwiększenie efektywności procesu wdrażania zmian.

Wyzwanie

Modernizacja aktywnych linii produkcyjnych w branży automotive wiąże się z istotnym ryzykiem operacyjnym. Każda zmiana w systemach sterowania może wpływać na ciągłość produkcji, jakość oraz harmonogram dostaw.

Scania potrzebowała rozwiązania, które umożliwi:

stworzenie cyfrowego bliźniaka (Digital Twin) wiernie odwzorowującego rzeczywiste procesy produkcyjne,
przeprowadzenie wirtualnego uruchomienia (Virtual Commissioning) systemów automatyki przed wdrożeniem fizycznym,
aktualizację programów sterowania PLC zgodnie z nowymi wymaganiami operacyjnymi,
ograniczenie testów prowadzonych bezpośrednio na linii produkcyjnej,
minimalizację ryzyka przestojów podczas wdrażania zmian.

Wyzwanie polegało również na zapewnieniu, aby cyfrowy model odzwierciedlał rzeczywiste zależności pomiędzy urządzeniami oraz sposób wykonywania kolejnych operacji produkcyjnych. Weryfikacja samego kodu PLC nie wystarcza do oceny zachowania całej linii. Konieczne jest także sprawdzenie, jak sterowniki reagują na sygnały z urządzeń i czy poszczególne sekwencje przebiegają zgodnie z założeniami procesu.

Im dokładniej środowisko symulacyjne odwzorowuje zachowanie rzeczywistej instalacji, tym większy zakres potencjalnych nieprawidłowości można zidentyfikować przed rozpoczęciem wdrożenia na produkcji.

Rozwiązanie

Opracowanie cyfrowego bliźniaka

Stworzyliśmy cyfrowy model linii produkcyjnych, który:

odwzorowuje rzeczywiste procesy technologiczne,
symuluje logikę sterowania PLC,
umożliwia testowanie scenariuszy produkcyjnych,
pozwala analizować zachowanie systemu w różnych warunkach operacyjnych.

Przygotowanie środowiska symulacyjnego wymaga odwzorowania sposobu działania poszczególnych urządzeń oraz zależności pomiędzy nimi. Dzięki temu możliwe jest analizowanie zachowania linii w odpowiedzi na sygnały generowane przez programy PLC, bez konieczności wykonywania wszystkich testów na fizycznej instalacji.

Model umożliwia sprawdzenie, czy poszczególne elementy procesu współpracują zgodnie z przyjętymi założeniami, a zaprogramowane sekwencje sterowania odpowiadają oczekiwanemu przebiegowi operacji produkcyjnych.

Virtual Commissioning

Przeprowadziliśmy wirtualne uruchomienie systemów automatyki, które umożliwiło:

przetestowanie zaktualizowanych programów PLC przed wdrożeniem fizycznym,
weryfikację logiki sterowania oraz sekwencji procesowych,
identyfikację potencjalnych błędów i wąskich gardeł,
ograniczenie liczby testów wymagających zatrzymania produkcji.

Wirtualne uruchomienie pozwala zweryfikować działanie programów PLC w różnych scenariuszach operacyjnych jeszcze przed ich wdrożeniem na rzeczywistej linii produkcyjnej. Testowanie obejmuje analizę kolejności wykonywania operacji, reakcji systemu na sygnały wejściowe oraz współpracy poszczególnych urządzeń.

W środowisku symulacyjnym możliwe jest również sprawdzanie sytuacji, w których proces nie przebiega zgodnie ze standardową sekwencją, na przykład wskutek błędnego sygnału lub nieprawidłowej reakcji urządzenia. Pozwala to wykrywać problemy w logice sterowania i wprowadzać korekty przed rozpoczęciem fizycznego uruchomienia.

Po zakończeniu weryfikacji programów i scenariuszy testowych można przejść do kolejnego etapu wdrożenia z wcześniej sprawdzoną logiką sterowania, ograniczając zakres zmian wymaganych bezpośrednio na linii.

Aktualizacja programów sterowania

Zaktualizowaliśmy programy sterujące linią produkcyjną, dostosowując je do nowych wymagań operacyjnych oraz wyników przeprowadzonych symulacji.

Wykorzystanie środowiska Digital Twin umożliwiło weryfikację wprowadzonych modyfikacji przed ich wdrożeniem na rzeczywistych urządzeniach. Pozwoliło to sprawdzić poprawność sekwencji sterowania i zidentyfikować potencjalne problemy wynikające ze współpracy poszczególnych elementów systemu.

Wyniki testów stanowiły podstawę do dalszego dostosowywania oprogramowania PLC, ograniczając konieczność wprowadzania poprawek bezpośrednio podczas uruchomienia linii.

Dokumentacja i raportowanie

Zapewniliśmy szczegółowe raportowanie postępów oraz przygotowaliśmy kompleksową dokumentację techniczną, wspierającą długoterminową utrzymywalność i dalszy rozwój systemu.

Rezultaty

Realizacja projektu przyniosła Scania istotne korzyści operacyjne:

skuteczne wdrożenie koncepcji Digital Twin w środowisku produkcyjnym,
przeprowadzenie Virtual Commissioning ograniczające konieczność testów fizycznych,
zmniejszenie ryzyka przestojów podczas modernizacji linii,
usprawnienie procesów produkcyjnych dzięki wcześniejszej weryfikacji zmian,
zwiększenie efektywności wdrożeń i przewidywalności rezultatów,
precyzyjna dokumentacja wspierająca stabilność i dalszą optymalizację systemu.

Projekt umożliwił modernizację linii produkcyjnych w sposób kontrolowany, bezpieczny i zgodny z założeniami operacyjnymi, jednocześnie budując fundament pod dalszą cyfryzację procesów w duchu Industry 4.0.

Infographic comparing manufacturing processes before and after implementing Digital Twin and Virtual Commissioning. It highlights reduced downtime risk, verified PLC logic, faster commissioning, improved delivery reliability, higher operational efficiency, and lower testing costs through virtual validation before deployment.

Usługi AI

Usługi

Produkty dla produkcji

Wszystkie Case Study

Wszystkie Blogi