Manufactura Virtual

Uma descrição de modelação num sistema de RVm – realidade virtual de manufactura é uma fase de um projecto que requer simulação, verificação, validação e certificação, bem como a utilização da simulação como uma ferramenta para reduzir a incerteza. O papel do ser humano em diferentes fases/actividades em projectos de simulação é de destaque como, por exemplo, os casos da monitorização, e diagnóstico baseado em optimizações das simulações. Em particular, a base científica associada ao nível "utilizador de excelência" poderia beneficiar comunidade virtual da indústria na concepção e desenvolvimento de processos de produção, através dos domínios de aplicações de "M & S" – modelação e simulação.

RVm é um subconjunto do produto virtual e do desenvolvimento da produção, este último pode ser dividido em três domínios: produto, processo e recursos (fabricação de máquinas, ou automatismo ou integração de ambos, tais como linhas de produção ou células).

As tecnologias de RVm podem acontecer na ocorrência de "CAR" – computer assisted robotics ou de na simulação de fluxos de produção, que é utilizada para estudar a capacidade de transferência e tempos de produção, identificar pontos de estrangulamento ou optimizar um o tamanho do buffer. As ferramentas CAR são normalmente utilizadas para estudar os movimentos dos robôs industriais e de outras indústrias transformadoras ou equipamentos de movimentação, com prevenção de colisão e de programação off-line como aplicações de importância. Em CAR, os movimentos são semicontínuos, ou seja, proporcionais ao tempo com pequenos incrementos, o modelo CAR da célula na figura abaixo mostra o robô IRB 140 com uma movimentação de um material numa plataforma e o seu posicionamento num transportador para uma diferente plataforma. A tecnologia relacionada com a CAR pode ser uma simulação de ergonomia que utiliza, por exemplo, para a análise da postura no design do ambiente de trabalho.

O trabalho que tenho vindo a desenvolver com o robô IRB140 nele destaca-se o seu papel da RV no projecção de sistemas de CAR, e consequentemente também na forma de simulação de máquina do sistema com base de apoio ao desenvolvimento do produto. O desenvolvimento de CAD altamente integrado, em simulações e controle de ambientes distribuídos para a construção de máquina ágil de produção de sistemas modulares, que ofereçam a capacidade inerente de permitir uma resposta rápida às mudanças do produto, assim como o desenvolvimento de hardware e software para o determinado ambiente, seja os sistemas de CAD, incluindo seu controle são desenvolvidos em um ambiente virtual e, posteriormente, implementado como um sistema físico.

Neste trabalho de laboratório que também foi desenvolvido por outros alunos, um sistema de simulação do robô ajuda a suportar outros robôs como se vê na figura abaixo, tendo apenas sido parte dela projectada em CAD.

A abordagem adoptada no trabalho baseia-se as ferramentas e técnicas de CAM que é uma parte de extensão dos trabalhos no controle do robô em ambiente RV, a integração de RV possibilita:

• Estudo de modos das falhas e seus efeitos durante a concepção manipulação de um sistema ou máquina por meio de simulações em que alguns transtornos / falhas podem ser melhorados.

• Acompanhamento do funcionamento do sistema de máquinas on-line, que facilita a inspecção por pessoa e a aquisição de dados.

• No caso de avarias, obter a execução de código de controle, sensor de informações de um banco de dados temporal e realizar um replay "da história recente do sistema de máquinas a do modelo de simulação".

• Desenvolver, testar e controlar o código temporário de upload, no caso de reconfiguração temporária devido às novas actividades de serviço de máquina (podendo ser remotamente).

A aquisição de dados avançada, pré-processamento e de gestão é a base para todas as outras funções. O sistema de aquisição de dados pode ser configurado remotamente para que os parâmetros especificados, variáveis de processo da máquina e os sinais possam ser adquiridos em intervalos de tempo prescrito e taxas de amostragem. As configurações de rotinas periódicas de dados de entradas também podem ser seleccionadas para a monitorização diária. Configuração dos componentes de aquisição de dados é activada através de serviços Web usando a interfaces de funções usadas pelo utilizador fornecido por um administrador.Abordagem ao monitoramento visual contínuo pode ser feita através de programas como o "RobotStudio", em que os utilizadores podem usar os dados guardados no controlador para poder voltar a pontos anteriores já adquiridos Simultaneamente, os modelos de processo de referência são usados para gerar a dinâmica de resposta nominal do sistema com os dados de entrada a partir dos dados históricos. Os dados de saída gerados pelo simulador e do histórico de dados adquiridos podem ser visualizados e comparados através da análise de vários dados e técnicas de análise de resíduos. A visualização de dados características reforçar a animação 3D, apresentando útil "não animado" de dados, como a corrente eléctrica e a voltagem produzida tanto a partir do simulador e os dados adquiridos como um meio suplementar para ajudar qualquer acompanhamento da tarefa e diagnostica-la. E alarmes de falha podem ser gerados pelos administradores para o diagnóstico, por exemplo, se um sinal residual que é avaliado ao ultrapassar um determinado limite, mas podem-se projectar algoritmos avançados de detecção de falhas para serem incorporado no controlador.

A função de monitoramento remoto, em combinação com a função de repetição é muito útil em algumas situações, nomeadamente quando o sistema de produção está instalado em um local remoto e do construtor da máquina precisa saber qual tipo de especialidade de serviço deve ser feita ou em que peças devem ser enviadas para determinada posição. Quando ocorre um erro ocasional, aparentemente sem um padrão, pode ser difícil decidir o que provoca o erro. Com o uso do RobotStudio, o padrão pode ser desvendado pela execução replays com funções de gravar o desktop. Desta forma, a situação "consciência" sobre o estado da máquina, do sistema e dos erros, pode ser obtida. O utilizador pode seleccionar diferentes visões e sinais a serem mostrados, incluindo parcelas de sobreposição de sinais. Para as células que consiste de várias máquinas, um dispositivo simulado pode ser usado se o relógio interno do software de simulação.

Outro avançado da simulação pode ser em optimização, a simulação em si não é uma ferramenta de optimização, mas pode ser usado para avaliar as soluções geradas por um por humanos ou ferramentas automatizas. Tradicionalmente, as soluções são geradas através do projecto de experimentações, mas isso requer um utilizador especialista em simulação e no caso do produto particular em que está desenvolvimento, e os problemas da vida real são complexos, elaborados e demoram tempo. Uma solução alternativa que é muito mais fácil para o usuário contextual é gerar soluções em tempo real através do uso de técnicas de computação, como seja através de algoritmos genéticos. Este tipo de soluções são avaliadas usando simulações, os resultados obtidos dessas avaliações são posteriormente usados para gerar novas soluções como indicado na figura abaixo.

O resultado pode ser apresentado como um conjunto de soluções de eficiência de Pareto, que permite decisões humanas para entender o impacto das decisões sobre optimização de múltiplos problemas.

Num projecto a abordagem é normalmente demonstrada para a geração de sequências de quinagens ou outro tipo de movimentações dos blocos de um robô para outro robô. As operações têm de ser divididos ao longo dos dois robôs e sua sequência planeada com uma série de restrições, tais como o alcance de cada robô e as regras de bloqueio (múltiplos robôs não estão autorizados a pegar no objecto ao mesmo tempo) na linha de produção. Nesses casos, a base de optimização da plataforma de simulação pode ser capaz de melhorar as soluções geradas pelos planeamento do processo em 7-8%.

Na maioria dos problemas da vida real, existem vários tipos de objectivos que têm de ser tratados simultaneamente. Isso normalmente significa que diferentes objectivos são dados diferentes factores pesam na busca de um "global" para a solução ideal. Além disso, os problemas da vida real, muitos não são estáticos, mas dinâmicos, o que significa que a importância relativa dos objectivos, tais como impacto ambiental, custos de produção e tempo de entrega pode variar. Por isso, é necessário gerar um conjunto de soluções perto do ideal que podem ser seleccionados, dependendo da situação na mão. Esta optimização múltiplos objectivos, também pode ser conseguida com o uso de ferramentas de simulação, semelhante ao descrito acima. Para problemas complexos e grandes, isso pode exigir algum poder de computação que está além dos recursos do contexto do usuário a organização. No entanto, isto pode ser resolvido através da execução da simulação real e optimização em um cluster de servidores, com uma aplicação de computador cliente, no usuário final contextual.