2020年，貝加萊提出了針對(duì)機(jī)器智能與創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的“簡(jiǎn)·易”自動(dòng)化理念，首要進(jìn)行的便是簡(jiǎn)單的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，貝加萊的集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)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(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)平臺(tái)之間的協(xié)同仿真，以加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。此次以IndustrialPhysics為例展開(kāi)介紹，貝加萊與建模仿真軟件不同應(yīng)用的連接如圖1所示。

圖1 貝加萊與建模仿真軟件不同應(yīng)用的連接

如圖2所示，對(duì)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(duì)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(jī)器必須具有非常強(qiáng)的適應(yīng)變化的能力，這為機(jī)器與產(chǎn)線制造商提出了挑戰(zhàn)。

·　如何使得機(jī)器具有適應(yīng)變化生產(chǎn)的能力？

·　機(jī)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(shí)復(fù)用，加速開(kāi)發(fā)？

·　如何快速交機(jī)？

圖2 總是在變化的生產(chǎn)與制造流程

對(duì)于機(jī)器與產(chǎn)線集成商而言，提供應(yīng)變能力的設(shè)備與產(chǎn)線是必然要求，但是，測(cè)試驗(yàn)證費(fèi)時(shí)且成本高。得益于數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，整個(gè)機(jī)器的生產(chǎn)流程可以進(jìn)行仿真，并與控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)作，在機(jī)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(xùn)階段也可以通過(guò)AR/VR連接，實(shí)現(xiàn)交互式培訓(xùn)。

1　它如何運(yùn)行？

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

B&R IndustrialPhysics使用CAD數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建數(shù)字孿生。數(shù)據(jù)以STEP格式導(dǎo)入，這表示仍然可以使用CAD設(shè)計(jì)中最重要的屬性，如質(zhì)量和密度。此外，B&R IndustrialPhysics還為各個(gè)機(jī)械組件提供其它屬性以及組件和控制器接口的自由度。開(kāi)發(fā)人員可以立即在PC上啟動(dòng)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(jiǎn)述如下：

（1）將CAD（*.step文件）導(dǎo)入IndustrialPhysics；

（2）在IndustrialPhysics中定義模型接口（I/O列表）；

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

（4）將I/O列表導(dǎo)入機(jī)器的AS項(xiàng)目，這些連接將鏈接到AS中的機(jī)器軟件，使項(xiàng)目下載到目標(biāo)；

（5）當(dāng)IndustrialPhysics開(kāi)始仿真時(shí)，目標(biāo)和仿真之間的通信通過(guò)TCP/IP建立。

圖3 通過(guò)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(dá)到以下效果：

（1）加速開(kāi)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(cè)試：通過(guò)HIL測(cè)試，即可快速生成代碼并直接在PLC上運(yùn)行；

（3）實(shí)現(xiàn)并行工程：在機(jī)器的設(shè)計(jì)制造階段，即可進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證；

（4）早期安全測(cè)試：無(wú)論是空間碰撞、干涉，還是人員安全，均可安全環(huán)境下進(jìn)行優(yōu)化；

（5）物理極限測(cè)試：在實(shí)際機(jī)器上，這是危險(xiǎn)的，而在虛擬環(huán)境下，這個(gè)可以大膽測(cè)試；

（6）確認(rèn)項(xiàng)目瓶頸：提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免返工帶來(lái)的成本和時(shí)間浪費(fèi)；

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

（8）創(chuàng)新時(shí)間空間：賦予工程師各種可能性的測(cè)試驗(yàn)證；

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

圖4 建模仿真開(kāi)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)的能力

3　應(yīng)用案例

（1）機(jī)器開(kāi)發(fā)或虛擬培訓(xùn)

對(duì)于企業(yè)的機(jī)器開(kāi)發(fā)，以及大學(xué)教學(xué)或?qū)嶒?yàn)，可以采用IndustrialPhysics等構(gòu)建一個(gè)機(jī)器或產(chǎn)線進(jìn)行虛擬測(cè)試與驗(yàn)證，也可以進(jìn)行人員培訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)，其中有一些已有的開(kāi)發(fā)的機(jī)器應(yīng)用，如針對(duì)臥式包裝的過(guò)程、針對(duì)飛剪的過(guò)程。

（2）構(gòu)建產(chǎn)線的數(shù)字孿生系統(tǒng)

ACOPOStrak的生產(chǎn)運(yùn)行仿真、空間干涉等測(cè)試驗(yàn)證，如ACOPOStrak的數(shù)字孿生體。

（3）AR/VR場(chǎng)景

針對(duì)教學(xué)與機(jī)器培訓(xùn)，可以讓操作人員對(duì)機(jī)器進(jìn)行基于AR/VR的連接，從而得到直觀的體驗(yàn)，提升培訓(xùn)效率。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年4月刊