Digitální dvojče automatizovaného skladu = rozhodování o investicích a procesních změnách na základě přesných čísel

Kontext klienta

Jde o evropskou společnost, která navrhuje a vyrábí plně automatické zakladače pro intralogistiku = ukládání a přesun palet a kontejnerů uvnitř skladů. Mechaniku, elektro, automatizaci i software vyvíjí vlastními silami a technologii zdokonaluje více než patnáct let.

Podstata problému

Jádrem přípravy každé nabídky v tomto oboru je hledání odpovědi na otázku:

"Kolik palet za hodinu systém v tomto konkrétním skladu zvládne?"

Závisí na tom, jak zakladač zrychluje pod zátěží, jak brzdí, jak dlouho se otáčí, jakou vzdálenost ujede po každé ose a jak strategie vychystávání řadí práci. Vynásobte tyto údaje tisíci cykly a celou směnou a žádná tabulka to neudrží. Výsledná kapacita proto často bývá odhadována na základě zkušenosti. A jakmile se zadání změní (jiné uspořádání, jiná strategie, hardwarový upgrade) začíná odhad znovu od nuly.

Stejná obtíže se objeví i po prodeji řešení. Na nevyužitých motohodinách automatického zakladače přichází jeho uživatel průběžně peníze. S provozováním souvisí i rozhodování, kdy vyměnit opotřebovaný díl. To se může prodražit, když uživatel místo modelování jen hádá.

Odkud jsme začali

Než jsme začali psat kód, prošli jsme si, pracovní cykly zakladače. Osy pohybu, otáčení kolem sloupu, cyklus naložení a vyložení, pracovní prostor = 22 metrů výšky, pojezd přes 50 metrů dráhy, nosnost až 2 700 kilogramů. Simulace musela respektovat skutečný stroj, jinak by výsledná čísla byla bezcenná. Právě do tohoto kroku šla většina práce a v podobných případech jej nikdy nevynecháváme.

Co jsme postavili

Digitální dvojče skladu a jeho zakladače, dodané jako malý první krok k další dogitalizace s pevně daným rozsahem práce a cenou:

• Konfigurátor skladu. Zadáte uličky, výšku a rozměry regálů a dostanete 3D model skladu se zakladačem uvnitř.

• Simulační jádro, postavené na deterministickém výpočtu. Fyzikální vzorce pro zrychlení, pojezd a brzdění na každé ose plus časy otáčení a manipulace, sečtené přes celou směnu. Čísla nejsou produkována AI. Každý výsledek lze dohledat zpět ke vzorci, který ho vytvořil, a nechat ověřit vlastními inženýry.

• 3D vizualizace pro obchodní jednání. Zákazník vidí běžet svůj vlastní sklad a vedle toho běží čísla vycházející z exaktního výpočtu.

• Porovnání strategií. Nechte tentýž sklad běžet ve dvou provozních strategiích a rozdíl ve výkonu si přečtěte přímo v programu.

• Modul údržby. Dvojče vytváří telemetrii tak, jak by ji vytvářel skutečný zakladač. Vložte do modelu opotřebovávající se ložisko a porovnejte tři přístupy k údržbě . dojezd do poruchy, pevný plán, nebo podle stavu. Transparentě porovnány s finančním vyčíslením.

• Hardwarové varianty. Přidejte zakladači v modelu druhý vozík a obratem uvidíte změnu výkonnosti.

Digitální dvojče funguje vedle systémů, které firma už provozuje. Není třeba nic nahrazovat. Může běžet na vlastním serveru firmy, data zůstávají uvnitř a kód patří klientovi. Žádné licenční poplatky, ani vendor lock-in.

Výsledky = jasně označené výstupy simulace

.Příklady výsledků simulovaných scénářů:

• Nové uspořádání skladu je modelováno a jeho výkonnost změřena v řádu minut, přímo během obchodního jednání, místo dnů manuálního odhadování.

• 13% rozdíl ve výkonu mezi dvěma strategiemi vychystávání ve stejném skladu zjištěný tím, že jsme nechali běžet obě a porovnali je.

• 17× levnější je vyměnit ložisko dřív, než selže, než poté, co zastaví zakladač. Model oceňuje každou hodinu, kdy zakladač stojí, takže cena prostoje přestává být odhadem.

• +24–30% modelovaného výkonu z jediné hardwarové změny, vyhodnocené bez stavby fyzického prototypu.

Co jsme se naučili

Výstupy digitálního dvojčete jsou jen tak relevantní jako vstupní data, se kterými pracuje. První verze běžela na modelované telemetrii a otevřeně jsme uváděli, že výsledné hodnoty jsou výstupy simulace a provozní realitou se stanou teprve tehdy, až do nich potečou data ze skutečných senzorů. Otevřenou otázkou třeba bylo, jestli fyzický zakladač vůbec disponuje vibračními senzory. Upozornili jsme na to sami, místo abychom pracovali s neověřenými předpoklady. A znovu jsme si potvrdili, že software je ta menší polovina práce. Většina jí padla na to, abychom pochopili fungování stroje natolik, aby jeho provozovatelé mohli věřit tomu, co jim model říká.

Digitální dvojče není určené jen pro sklady

Sklad a jeho zakladač jsou jeden případ. Stejný přístup funguje všude, kde je odpovědí fyzika a geometrie. Stroj nebo celou výrobní linku lze namodelovat ve 3D a nechat běžet dřív, než se přestaví nebo než se koupí druhá. Díl lze ověřit proti nástroji, který ho má vyrobit. Balení se dá vyřešit dopředu. Jak rámy sednou do krabice, krabice na paletu, palety do kamionu. To vše můžete vidět ve 3D dříve, než se cokoli naloží. Pokud vaše otázka zní kolik, jak rychle, nebo jestli se to vejde, dá se zodpovědět na modelu "digitálního dvojčete" místo na skutečné věci.

Postavit takový model býval dříve projekt sám o sobě. To se změnilo. Nástroje pokročily natolik, že první funkční simulace vaší linky, stroje nebo skladu vznikne během pár týdnů a dostanete čísla, která si můžete ověřit. Uvažujete o něčem takovém? Domluvte si hovor s naším týmem.

Tyto obrázky byly upraveny v souladu s NDA klienta. Rozhraní softwaru zůstává beze změny.