Krijgt MBD een hoofdrol in NX?

Door: Liam van Koert

Het is al heel wat jaartjes geleden dat Siemens de CAD-software NX en SolidEdge van UGS kocht. Toch is het voor het plaatsen in juiste context van MBD door een Siemensbril niet onverstandig dit gegeven nog eens in herinnering te roepen. Hun visie destijds – dit was ver voordat industrie 4.0 de Duitse digitaliseringsagenda domineerde – was Totally Integrated Automation. Het resulteerde in een ‘TIA Portal’ waar aanvankelijk tal van automatiseringscomponenten van Siemens op maat konden worden besteld, maar dat uitgroeide tot een alomvattend engineeringplatform voor zowel machinebouwers als fabrieken waar naast engineering ook de operationele kant van de automatiseringsmedaille kon worden ondergebracht. Om machines en fabrieken aan te sturen had Siemens producten genoeg. Maar voor de eerste stappen in de productlevenscyclus – denk aan productontwerp, simulatie en validatie was er een gat. Een gat dat perfect door NX (CAD), SolidEdge (CAD) en Teamcenter (PDM) kon worden opgevuld.

De software en de spullen

De visie was helder – de propositie uniek. Geen enkele andere automatiseerder heeft zowel de software tools als de machineonderdelen en besturingen binnen de eigen gelederen. Reden dat PTC in 2018 de samenwerking met Rockwell Automation zocht en Dassault Systèmes een jaar later een partnership met ABB aanging. Toch het duurt lang voordat het universum van 3D en dat van PLC en servomotor of CNC-besturing elkaar naadloos weten te vinden. Dit enerzijds in de fysieke zin: de industriële tak van Siemens Nederland zit sinds jaar en dag in Den Haag. Voor Siemens Digital Industries Software – vroeger Siemens PLM – is Den Bosch nog steeds de thuishaven. Maar vooral in digitale zin reist de productinformatie nog steeds via velen softwarelagen met elk een eigen dialect. Wat als MBD daar nu eens verandering in zou kunnen brengen?

MBD als 4.0 kapstok

Model Based Definition, Model Based Manufacturing, Model Based Enterprise – het zijn stuk voor stuk voortvloeisels uit een modelgestuurde aanpak. Hierbij is een 3D-productdefinitie de kapstok voor alles wat er met het product moet gebeuren, gebeurt en gebeurt is. Het bevat de geometrie, inclusief toleranties, het uitgangsmateriaal en alle maakinformatie. Trek je de deze gedachte door dan komen daar ook de maakhistorie en realtime operationele parameters bij, al dan niet gemeten door sensoren.

Feitelijk hebben we nu te maken met een volledig gedefinieerde digitale tweeling die het product gedurende zijn hele leven bij elke stap bijstaat. Zo’n tweeling heeft tal van voordelen, die uiteindelijk allemaal zijn terug te voeren op productkwaliteit en efficiency. Zo borgt een ‘single source of truth’ tijdens de ontwikkeling en productie dat er precies gemaakt wordt wat er in de hele maakketen beoogd is, en maakt het een betere en efficiëntere ervaring mogelijk tijdens gebruik, al is het maar omdat voorspellend onderhoud onverwachte weigermomenten wegneemt en realtime inzicht de productveiligheid ten goede kan komen.

Een ander belangrijk voordeel: door het analyseren van alle tweelingdata en deze terug te voeren in het productontwikkelingsproces kunnen productverbeteringen onderbouwd worden doorgevoerd. Dit kunnen verbeteringen zijn met betrekking tot kwaliteit, maar ook kosten, energie-efficiënte, of elk ander domein met verbeterpotentieel.

‘Hart’

Hoewel Siemens in de context van de digitale tweeling vaak met engineering platform TIA Portal en IoT cloudplatform Mindsphere schermt, noemt het bedrijf NX ‘het hart’ van de digitale tweeling. Dat daar vervolgens voor MBD een hoofdrol is weggelegd, is niet zo verwonderlijk. Je kan namelijk nog zo’n mooi tweelingmodel hebben gemaakt, er is geen enkele maakmachine die de platte tekeningen kan lezen. Wil je de digitale keten sluiten, dan ontkom je niet aan een 3D- productdefinitie met maakinformatie, en dus niet aan MBD.

Beginnen bij de bron

‘Shit in is shit out’. Het is een beetje een cliché, dat nogal wat verantwoordelijkheid bij de bron legt. In het geval van 3D-productdefinitie is dat de constructeur. Nu is over het algemeen het zorgen voor een valide en maakbaar ontwerp bij hem of haar in goede handen. Maar om alle maakinformatie zoals vorm- en plaatstoleranties (GD&T -Geometric dimensioning and tolerancing), bewerkingen en behandelingen, inclusief alle metadata, eenduidig aan het 3D-model te kunnen toevoegen moet die wel over de juiste gereedschappen kunnen beschikken. En hoewel de meeste CAD-leveranciers tegenwoordig wel een mogelijkheid bieden om PMI (productmaakinformatie) rechtstreeks in het 3DCAD-model te kunnen onderbrengen, valt er hier nog wel een wereld te winnen. Want waar in de oude 3D-model naar 2D-tekening conversie veel zaken als bematen en annoteren vergaand geautomatiseerd zijn, zijn de standaarden en best practices voor wat betreft MBD nog wat minder ingeburgerd.

Nieuwe MBD tools

Nu had Siemens sinds NX11 al de mogelijkheid om productmaakinformatie aan een model toe te voegen. Dit gebeurde door gegevens uit de 2D-tekening te converteren naar een 3D-omgeving, waarbij er diverse views aan het 3D-model toe te voegen. Destijds – we hebben het over 2016 – was dit wellicht vooruitstrevend te noemen. 2D-tekeningen waren namelijk de norm en het was een relatief snelle manier om ook met oudere tekeningen met MBD aan de slag te gaan. Maar eerlijk is eerlijk. Net zoals dat het voor iemand zonder historische voorkennis onzinnig lijkt om veel moeite in het maken van een nauwkeurig 3D-model te stoppen, dit vervolgens plat te slaan en van alle intelligentie te ontdoen door het uit te printen, komt nu ook de 2D-naar-3D-conversie omslachtig over. Is het niet beter die hele 2D-stap over te slaan en alles rechtstreeks in het 3D-model te doen?

NX PMI Advisor is zowel een ‘gids’ als een validatietool. Bedrijven zijn hierdoor minder afhankelijk van GD&T-experts. 

Automatiseren van MBD

Met dit in het achterhoofd kwam Siemens in december vorig jaar met een NX update die in het teken stond van het automatiseren van MBD. Constructeurs konden nu met behulp van kennisregels maten, toleranties en annotaties met enkele drukken op enkele knoppen automatisch aan hun model laten toevoegen. Dit op een overzichtelijke manier die voorkomt dat het model op een veel te volle kerstboom gaat lijken. De kennisregels zijn gebaseerd op best practices van enkele ervaren klanten van Siemens, maar bedrijven kunnen ook hun eigen kennisregels toe voegen om een de definitie volgens een eigen bedrijfsstandaard te laten verlopen.  In de update van juni werd hier op voortgeborduurd, door ook aan de validatiekant verdere stappen te zetten. Siemens noemt de nieuwe tool PMI Advisor en attendeert constructeurs hiermee middels notificaties op afwijkingen ten opzichte van industriestandaarden en/of eigen bedrijfsstandaarden. Ook wanneer de definitie niet compleet is en er daarmee een ‘grijs gebied’ dreigt te ontstaan, wordt de constructeur hiervan op de hoogte gesteld.

Met NX MBD Query kan zowel op basis van tekst als maakregels de PMI-databerg worden doorzocht.  

Geen excuus meer

Tot slot is er gewerkt aan de manier om de maakinformatie die aan het model is toegevoegd, ook efficiënt te kunnen raadplegen en ontsluiten. Hiervoor heeft Siemens in de laatste NX-update MBD Query toegevoegd. Het zoeken in een snel groeiende PMI-databerg kan zowel op basis van tekst als op basis van maakregels en beperkt zich niet alleen tot de GD&T-informatie, maar heeft ook betrekking op de metadata. Dit helpt constructeurs om nog betere beslissingen, zodat er voor ‘shit in’ geen excuus meer is. Helaas zegt dat nog te weinig over de output. Want ondanks nieuwe standaarden als STEP 242 die het downstream gebruik van MBD moeten verbeteren, is de klassieke kloof tussen modelmakers (engineers) en de modelgebruikers (productie) nog lang niet geslecht. Wordt dus vervolgd.

Dit artikel staat ook in Constructeur 6 – 2021