I sine projekter for automobilindustrien simulerer de automatiseringsstyringen og opbygger digitale tvillinger af diskrete produktionslinjer ved hjælp af simulerings- og træningssoftware fra Siemens.

“Det er fantastisk, at der også findes smarte hjælpe-midler for automatiseringsingeniører”, lyder en af de begejstrede udtalelser.

ÅF-Industry i Olofström er specialiseret i højautomatiserede og robotiserede produktionslinjer og -celler. Siden starten af 2002 – dengang som del af Epsilon, siden 2013 som del af ÅF – har de primært fokuseret på projektleveringer til køretøjsrelaterede og tyndpladerelaterede produktionsvirksomheder.

”Vores kunder har stor automatiseringsforståelse og er omstillingsparate. Det kan vi lide. Vi har drevet forretning i Olofström i over 15 år og arbejder med at integrere virtuelt arbejde komplet i arbejdsmetodikken, som vi har haft implementeret fra starten”, siger Paul Jarnehäll, forretningsområdechef for Advanced Manufacturing på ÅF-Industry i Olofström.

At arbejde med bilproducenter indebærer, at det er nødvendigt med en kort time to market.

”Vi er meget tidspressede. Vi arbejder med den industri, som er mest aggressiv inden for produktudvikling. Kunderne vil arbejde længe med deres kundeforandringer samtidig med, at produktet behøver en vis tid til at komme på markedet. I år 2020 skal det tage 20 måneder for Volvo at udvikle en ny model fra design til markedsføring. Det stiller krav til os. Det skal gå hurtigt, men samtidig skal det være fleksibelt med mange kundetilpasningsmuligheder”, fortsætter Paul Jarnehäll.

Gør arbejdet hjemme

Når kunderne bliver mere og mere globale med produktionssteder i Kina og USA, bliver det mere vigtigt at kunne gøre så meget som muligt hjemme på kontoret.

”Fordi vi anvender simulering som hjælpe-middel herhjemme, kan vi arbejde med en kortere tidshorisont. Vi går fra at være et ressourcebaseret til et projektbaseret arbejdssted og udvælger, hvilke dele der bliver henholdsvis stedsrelaterede og simu-lerede. En stor del af inspektionsarbejdet kan allerede udføres forinden i de simule-rede produktionslinjer”, siger Anders Yngve, automatiserings- og projektingeniør hos  ÅF-Industry i Olofström.

Ombygningsprojektet er også under stort pres: Et projekt, som tidligere tog syv uger, skal nu klares på tre uger, inklusiv tests!

”Vi så, hvordan de arbejdede på robotsiden, hvor de havde større offline-muligheder og kunne lave meget af arbejdet på kontoret inden et projekt. En kollega, som arbejder med robotprogrammering, fortalte, at tiden til at indføre et nyt produkt i en ny linje, som tidligere tog en uge, nu tager tre timer, fordi meget af arbejdet kan laves forinden på kontoret. Vi begyndte at overveje, hvor vi også kunne afkorte tiderne ved at reducere tiden på stedet. Man kan jo fx verificere plc-koden på kontoret. Vi ville lave mere rigtigt på kontoret for at undgå fejl ude og arbejde i bedre stadier inden for tidshorisonterne og dermed reducere den afsluttende belastning” siger Robert Wyöni, simuleringsingeniør på ÅF-Industry i Olofström.

”Siden starten af 2002 har softwaren i Tecnomatix, dengang fra UGS, nu Siemens PLM, været en del af den arbejdsmetodik, som vi har gjort til vores, og som på så mange måder har bidraget til de store frem-gange, som vi har og har haft forbundet med de forpligtelser, som vi har gennemført i løbet af årene. Siden dengang er der jo sket meget, hvad angår processimulering, de værktøjer, der findes, og deres formåen. Men jeg vil endda påstå, at der findes to vigtige hændelser, som reelt har ændret udsigterne for, hvad man kan anvende virtuelle simuleringsværktøjer til fra vores perspektiv”, siger Paul Jarnehäll og uddyber:

”Dels da Siemens opkøbte UGS, hvilket gav PLM-produkterne en platform og en sammenhæng, og senere den forandring, som kom, da Robcad forsvandt, og Process Simulate, en software i Tecnomatix, overtog dens plads. Process Simulate gav os et helt nyt perspektiv for, hvordan simulering og verificering skulle kunne fungere i fremtiden”, og han forklarer videre:

”Med et etableret arbejdssted med processimulering i Process Simulate opstod der hurtigt et behov for at fremrykke arbejdet med OLP (offline-programmering) for de robotforberedende arbejder, og det er nu en lige så etableret arbejdsmetode hos os som arbejdet i Process Simulate. Netop på dette niveau begynder der at tegne sig et billede af at kunne lave en fuldstændig verificering af produktionssystemet – vi bliver nødt til at integrere PLC-koden. Derfor er det nødvendigt med Virtual Commissioning”, konstaterer Paul Jarnehäll.

Automatisering simulerer og fejlsikrer med SIMIT

For at kunne integrere PLC-koden i verifice-ringsprocessen blev det for tre år siden besluttet at investere i Siemens simule-rings- og træningssoftware Simit og simule-ringsenheden Simit Unit, der fra begyndel-sen blev udviklet til proceskontrolsystemet Simatic PCS 7. Tidligere blev det anvendt inden for procesindustrien, men som her anvendes inden for diskret produktion.

”Simit er et helt almindeligt værktøj, som anvendes både til proces- og maskinsimulering. Man kan sige, at det modsvarer meka-nikkens CAD og er meget brugervenligt med grafisk interface og et interessant applikationsbibliotek som fx Simit Contec til transportbåndssimulering. Vi anvender Simit til at teste programmer, alarmer, foranstaltninger, procesbilleder og automati-seringsoplysninger for at kontrollere, at de fungerer efter hensigten”, siger Robert Wyöni.

I sit automobilindustriprojekt tester ÅF automatiseringen ved hjælp af Simit, Simit Unit og PLC CPU’en Simatic S7-1517F-3 PN/ DP i en såkaldt hardware-in-the-loop-simulering (HiL), hvor den faktiske PLC CPU eksekverer mod PROFINET-I/O simuleret af Simit Unit. Følere, aktuatorer, funktionskæder, applikationssoftwaren og sikkerhedssystemet kan funktionstestes i et simuleret miljø og PLC-systemets hardware kan fejlappliceres i et sikkert miljø uden at risikere, at der sker kritiske fejl.

”Hvis man finder fejl tidligt, har man tid til at fortryde”, siger Robert Wyöni.

Bedre arbejdsmiljø for automatiseringsingeniøren

Eftersom fejl kan fjernes fra programmer og funktioner tidligt i projektet, flyttes og for-deles den tungeste arbejdsbelastning fra idrifttagningsfasen til engineering-/udvik-lingsstadiet. Udvikling og test kan ske om dagen under normale kontorforhold, hvilket reducerer stressen hos personalet, og man undgår overarbejde sent i projektet med store risici for både personale og udstyr.

”Nu kan vi lave meget af arbejdet hjemme på kontoret i fred og ro. At klare arbejdet på afstand handler om både hårde og bløde værdier. Det koster mindre, og man sparer tid med virtuelle funktionstests og kan teste programmer allerede, inden ens elskab er bygget. Det giver en større sikkerhed, når man ved, at det fungerer, som det skal, når man kommer ud på anlægget”, siger Paul Jarnehäll.

I stedet for at teste og diskutere med kunden på stedet under idrifttagningen, kan ændringer testes under rolige forhold på kontoret.

”Automatiseringsingeniøren overlades ikke helt til sig selv med problemet, men kan diskutere med kolleger fra forskellige discipliner på kontoret og har bedre mulighed for at udkrystallisere problemområdet. Ved en idrifttagning er man mere overladt til sig selv. Nu kan man lave et virtuelt billede, vise og diskutere det på kontoret og få mere sikkerhed, når man så kommer ud”, siger Paul Jarnehäll.

”Du undgår at lave fejl under den reelle drift. Du vil jo gøre det så rigtigt som muligt allerede fra starten. Flere hjerner, som tænker, og flere øjne, som ser, giver større mulighed for hurtigere at komme frem til den mest optimale og innovative løsning”, siger Anders Yngve.

”Rigtigt hjemme på kontoret er bedre end fejl ude. Det er sjovere, at det bliver godt, end at det bliver dårligt”, ler Paul Jarnehäll.

Automatiseringsingeniørens rolle vokser

Automatiseringsingeniøren er vant til at være sidst i kæden – efter mekanik og el – hvor presset er stort, da tiden tit er presset, og kunden vil starte sin produktion. Hvis man kommer med en god idé i slutningen af kæden, er det tit for sent.

”Hvis man kan udføre automatiseringen i en tidligere fase, bliver følgerne af eventuelle fejl mindre. Det indebærer også, at automatiserings-ingeniørens betydning øges”, siger Anders Yngve.

For ÅF er automatiseringssimulering en naturlig del i en standardiseret arbejdspro-ces, og man ser store muligheder for at kunne udføre forstudier i kontormiljøet, hvor man kan afklare og fastslå krav omkring funktioner tidligt sammen med kunden. Fx kan HMI-udformningen tidligt afstemmes med operatører, og operatørerne kan også tidligt trænes i at anvende anlægget i kritiske situationer allerede inden FAT eller levering uden risiko for materiale og mennesker.

”Simulering er en forudsætning for, at vi har succes i vores projekt. Det her gør vi i alle vores projekter, uanset om det er et kundekrav eller ej. Vi gør det for at verificere processerne visuelt for at sikre vores egne processer. Men vi ser også, at stadigt flere kunder begynder at kræve det. Og det går jo hurtigere at gøre det rigtigt fra star-ten. Når det efterfølgende skal tages i drift, verificerer vi, at hele systemet fungerer. De enkelte parametre har vi allerede verificeret hjemme på kontoret”, siger Paul Jarnehäll.

”Det er meget mere sikkert at gennemføre projekter og idriftsættelse, når de først er blevet gennemført i et simuleret miljø. Både præcision, kvalitet og økonomi bliver bedre”, siger Anders Yngve.

Agil forretningsmodel

At overgå fra den gamle model med først at lave al mekanik, derefter al elektronik og til sidst automatiseringen til i stedet at udføre processerne parallelt, teste og afstemme med kunden under forløbet, åbner også op for og stiller krav om en ny forretningsmodel.

”Kompleksiteten er øget dramatisk i de seneste år. Kunderne ved tit ikke præcist, hvordan de vil have det og tilfører løbende forandringer. Vi sælger ikke programmering, vi sælger systemlevereringer til fast pris og vil så hurtigt som muligt påtage os verificering af systemet. Dengang måtte man arbejde agilt og tit afstemme med kunderne”, siger Paul Jarnehäll.

”Denne projektmetode kommer fra og er efterprøvet inden for softwarebranchen. Nu når automatiseringen bliver mere og mere softwarebaseret, ville det være mærkeligt, hvis denne metode ikke også fungerer inden for automatisering. Men dengang måtte man bygge forretningen på stedet fra begyndelsen”.

ÅF stræber også efter at finde fælles arbejdsformer og arbejdsprocesser for de forskellige discipliner, robotprogrammører og plc-programmører, så det digitale arbejdsflow kan blive så effektivt som muligt.

I stedet for at hver medarbejder laver situationsafhængige beskrivelser af systemstrukturer og sammenhænge, så laver man fra starten en systematisk definition og beskrivelse (nomenklatur) som alle refererer til.

”Hvis det virtuelle miljø følger den installerede base under hele dens livscyklus, kan optimeringer, sikkerhedsanalyser og ombygninger planlægges i et sikkert miljø uden at forstyrre den igangværende produktion. De største udfordringer er, at forskellige aktører i branchen hurtigt måtte begynde at samarbejde for at føre teknikken fremad, primært for at skabe konkurrencefordele for svensk produktion. Derfor er hjælpemidler som fx TIA-portalen, Simit og Process Simulate til stor hjælp”, siger Paul Jarnehäll. 

ÅF er et veletableret ingeniørfirma med godt 10.000 ansatte. I Danmark sidder 600 medarbejdere. Hovedparten af firmaet fokuserer på bygge- og infrastrukturprojekter, men det danske selskab ÅF A/S, fokuserer på industrien og har 100 medarbejdere fordelt på fire kontorer. Her er ÅF’s fokus på automation, el, industriel IT og procesdesign. ÅF udfører både arbejde på konsulentbasis og står for hele projekter. Projektleverancerne er altid med engineering og projektledelse, men ofte også turn-key projekter, hvor udstyr, komponenter og installation også indgår.

ÅF er certificeret Siemens Solution Partner og kan med stor erfaring rådgive om – og implementere – individuelle løsninger baseret på komponenter fra Siemens Industry.