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2020年，貝加萊提出了針對機器智能與創(chuàng)新開發(fā)的“簡·易”自動化理念，首要進行的便是簡單的規(guī)劃與設(shè)計，貝加萊的集成開發(fā)平臺軟件Automation Studio與眾多的建模仿真軟件（如MATLAB/Simulink、MapleSim、IndustrialPhysics等）均緊密合作，在不同層面實現(xiàn)機電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)平臺之間的協(xié)同仿真，以加速開發(fā)過程。此次以IndustrialPhysics為例展開介紹，貝加萊與建模仿真軟件不同應用的連接如圖1所示。

圖1 貝加萊與建模仿真軟件不同應用的連接

如圖2所示，對于生產(chǎn)和制造商而言，生產(chǎn)的工藝配方、尺寸規(guī)格、材料對象、工藝流程、設(shè)備狀態(tài)、訂單規(guī)模、人員水平等總是在變化，而生產(chǎn)又是緊迫的，因此，要求機器必須具有非常強的適應變化的能力，這為機器與產(chǎn)線制造商提出了挑戰(zhàn)。

·　如何使得機器具有適應變化生產(chǎn)的能力？

·　機器的極限產(chǎn)能在哪里？

·　在不同狀態(tài)下，工藝最優(yōu)參數(shù)分別是多少？

·　如何讓知識復用，加速開發(fā)？

·　如何快速交機？

圖2 總是在變化的生產(chǎn)與制造流程

對于機器與產(chǎn)線集成商而言，提供應變能力的設(shè)備與產(chǎn)線是必然要求，但是，測試驗證費時且成本高。得益于數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，整個機器的生產(chǎn)流程可以進行仿真，并與控制系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)作，在機械不同速度、摩擦力狀態(tài)下的工作狀態(tài)以3D方式呈現(xiàn)；后續(xù)的人員操作培訓階段也可以通過AR/VR連接，實現(xiàn)交互式培訓。

1　它如何運行？

為什么說“ 簡· 易” ， 就是要使用起來方便快捷，IndustrialPhysics B&R Edition是由貝加萊與machineering公司共同開發(fā)，支持與Automation Studio接口連接，支持基于模型開發(fā)，無論其實現(xiàn)的細節(jié)程度如何，建模、仿真和虛擬調(diào)試全都融入其整個產(chǎn)品組合中。

B&R IndustrialPhysics使用CAD數(shù)據(jù)來創(chuàng)建數(shù)字孿生。數(shù)據(jù)以STEP格式導入，這表示仍然可以使用CAD設(shè)計中最重要的屬性，如質(zhì)量和密度。此外，B&R IndustrialPhysics還為各個機械組件提供其它屬性以及組件和控制器接口的自由度。開發(fā)人員可以立即在PC上啟動虛擬模型，并連接到軟件或硬件在環(huán)配置中的控制器。

工作流程如圖3所示，簡述如下：

（1）將CAD（*.step文件）導入IndustrialPhysics；

（2）在IndustrialPhysics中定義模型接口（I/O列表）；

（3）配置目標（PLC）的TCP/IP連接并使用HIL（硬件在環(huán)）助手導出I/O列表，創(chuàng)建一個包含通信庫的ZIP文件；

（4）將I/O列表導入機器的AS項目，這些連接將鏈接到AS中的機器軟件，使項目下載到目標；

（5）當IndustrialPhysics開始仿真時，目標和仿真之間的通信通過TCP/IP建立。

圖3 通過IndustrialPhysics可以與Automation Studio建立連接

2　它可以做什么？

如圖4所示，建模仿真可以達到以下效果：

（1）加速開發(fā)周期：數(shù)字化環(huán)境中的設(shè)備可以快速地調(diào)整；

（2）硬件在環(huán)測試：通過HIL測試，即可快速生成代碼并直接在PLC上運行；

（3）實現(xiàn)并行工程：在機器的設(shè)計制造階段，即可進行測試驗證；

（4）早期安全測試：無論是空間碰撞、干涉，還是人員安全，均可安全環(huán)境下進行優(yōu)化；

（5）物理極限測試：在實際機器上，這是危險的，而在虛擬環(huán)境下，這個可以大膽測試；

（6）確認項目瓶頸：提前發(fā)現(xiàn)問題，避免返工帶來的成本和時間浪費；

（7）優(yōu)化溝通效率：不管是項目的多方協(xié)調(diào)，還是售前展示，或是培訓交流，都是可行的；

（8）創(chuàng)新時間空間：賦予工程師各種可能性的測試驗證；

（9）加速產(chǎn)品上市：即使機器在變化，也能快速測試并出機，交付客戶。

圖4 建模仿真開發(fā)可以實現(xiàn)的能力

3　應用案例

（1）機器開發(fā)或虛擬培訓

對于企業(yè)的機器開發(fā)，以及大學教學或?qū)嶒灒梢圆捎肐ndustrialPhysics等構(gòu)建一個機器或產(chǎn)線進行虛擬測試與驗證，也可以進行人員培訓與實驗，其中有一些已有的開發(fā)的機器應用，如針對臥式包裝的過程、針對飛剪的過程。

（2）構(gòu)建產(chǎn)線的數(shù)字孿生系統(tǒng)

ACOPOStrak的生產(chǎn)運行仿真、空間干涉等測試驗證，如ACOPOStrak的數(shù)字孿生體。

（3）AR/VR場景

針對教學與機器培訓，可以讓操作人員對機器進行基于AR/VR的連接，從而得到直觀的體驗，提升培訓效率。

摘自《自動化博覽》2021年4月刊