Dijital İkizler: Zamanında ve bütçe dahilinde daha akıllı ürünler yaratmak

Makine tasarımı endüstrisine ayak uydurmak için şirketlerin hassas bir inovasyon dengesine ihtiyaçları vardır ve ürünlerini zamanında ve bütçeye uygun şekilde pazara sunabilmeleri gerekir. Tipik olarak yeni tasarımlar ile ilgili sorunlar, devreye alma sırasında fiziksel prototipler kusurları ve hataları ortaya çıkardığında görünür hale gelir. Aslında devreye alma sırasında yaşanan tasarım sorunları iş yapmanın bedeli olarak değerlendirilir, çünkü yeni tasarımlar birçoğunun başarısı için çok önemlidir.

Ancak makine tasarım endüstrisinde bazı şirketler önden tasarım konusuna daha çok kaynak ayırıyor, bu da geliştirmenin daha sonraki aşamalarında ortaya çıkabilecek sorunları önemli oranda azaltıyor. Bu teknik, havacılık ve otomotiv endüstrisinde zaman içerisinde test edilmiş bir pratiktir ve çok sayıda tasarım stratejisinde yapılan inceleme, önceden yapılan işlerin %5-10 artırılmasının maliyet aşımlarını 50-100%¹ oranında azaltabileceğini gösteriyor.

Ek yatırım nereye gidiyor? Makine tasarım endüstrisinde daha fazla kullanılmaya başlanan önemli bir teknoloji de dijital ikizlerin kullanılması, yani fiziksel sistemin sanal, model tabanlı gösterimi. Dijital ikizler birleştirilmiş bir modelleme ortamında tüm sistemin dinamiklerinin hesaba katılmasına yardımcı olabilir, komponentler arasındaki etkileşim hakkında özel bilgileri sunar. Bu bilgilerin elde edilmesi ile mühendisler, özellikle ürünleri yeni, test edilmemiş tasarımlar içeriyorsa sorunları belirlemek için yeni bir araca sahip olur.

Mühendisler yeni bir ürün üzerinde konsept aşamasında çalışırken, dijital ikizler onlara tasarımları ile ilgili yeni yetenekler sunma konusunda önemli bir rol oynayabilir. Dijital ikizler hızlı simülasyon sonuçları sunan sistem genelini kapsayan modeller olduğu için mühendisler bu nasıl olurdu senaryolarını kolayca test edebilir ve tasarım parametrelerini değiştirip sonuçları dakikalar içerisinde görerek getiri ve götürüleri keşfedebilir. Örneğin eğer bir mühendis hızlı geri dönen bir motorun boyutlandırmasını yapıyorsa dijital ikiz motor üzerindeki dinamik yüklerin eksiksiz bir resmini oluşturabilir, bu şekilde teslimat sonrasında parça arıza riski azaltılır.

Daha güvenli ve verimli konsept geliştirme aşamasının dışında mühendislerin dijital ikiz teknolojisini kullanarak elde edecekleri çok sayıda avantaj mevcuttur:

• Sanal Devreye Alma: İlk üretimden çok önce mühendisler görev döngülerinde aktüatörlerin maruz kalacağı sabit durum ve geçiş yüklerini tahmin edebilir. Doğru performansı sağlamak için genel bir otomasyon yazılımı kullanarak PLC donanımını dijital ikiz ile test edebilirler ya da PLC kodunu donanıma indirilmeden hemen önce test edebilirler, hepsi de bir sistem genelinde hassas ayarlanmış kontroller elde edilmesini sağlar.
• Online Diyagnostik: Dijital ikizin gerçek makine ile paralel şekilde çalıştırılması, eskidikçe makinenin tepkilerinin modelden sapması halinde problemin nerede ortaya çıkabileceği hakkında değerli bilgiler sunar.
• Sanal Sensörler: Dijital ikizin dinamik tepkileri fizik kanunlarına titizlikle uygun inşa edildiği için hesap edilen bazı iç özelliklerin, onarılana kadar geçici olarak arızalı bir sensörün yerine geçmesi veya o sensörün tamamen devreden çıkarılmasını sağlamak üzere, kontrol sistemine girdi olarak kullanılması yeterlidir.
• Kestirimci Bakım: Dijital bir ikiz ile mühendisler görev döngüsündeki değişiklikler nedeniyle yataklar, dişliler ve motorlar üzerindeki dinamik yüklerin etkilerini değerlendirebilirler. Önerilen görev döngüsüne bir dijital ikizin eklenmesi bu parçaların üzerindeki yüklerin ve bunun parça ömrüne olan etkisinin belirlenmesine yardımcı olabilir.
• Satış Aracı: Mühendislik bölümünün dışında dijital ikiz müşteri teknik özelliklerini değerlendirmek ve her müşteri için hassas bilgiler sunmak için satış sürecinde de kullanılabilir. Bu bilgiler, bir mühendise sürekli danışılmasına gerek olmadan, verilen farklı taşıma yükleri ve çalışma koşullarında makinenin çalışmasının ve performansın doğrulanmasına yardımcı olabilir.

Zorlu bir rekabet içinde olan her endüstri gibi makine tasarımı dünyası da arıza yapmadan çalışabilecek gelişmiş makineler yaratma yeteneklerini artırıyor. Yeni ürünler mevcut mühendislik uygulamalarının sınırlarına ulaştıkça, yeni araçların mühendislerin sezgilerini ve yeteneklerini zorlayan durumlarda yardımcı olması gerekir. Dijital ikiz bu araçlardan bir tanesidir ve uyarlaması devam ettikçe otomasyon endüstrisinde mümkün olanın sınırlarını zorlayan yeni ürünler görmeyi bekleyebiliriz.