Högskolan i Skövde

Processindustrin står inför utmaningar för att växla om till Industri 4.0. Det ställer högre krav på effektiva och hållbara produktionssystem. Ett bidrag till utvecklingen mot Industri 4.0 är att representera produktionssystemen virtuellt i 3D. Detta arbete, baserat på Design Science Research, utforskar ett skifte i representation från 2D till 3D genom att besvara frågeställningen hur virtuell simulering kan användas i processindustrin med fokus på materialflöde för spannmål. Inledningsvis utforskar arbetet forskningsläget med en litteraturstudie avseende Virtuell Driftsättning och Digital Tvilling inom processindustrin, vilket påvisar en avsaknad av forskning i området. Därefter presenteras ett metodförslag i sex steg för modellering på låg nivå som lämpar sig vid låga förkunskaper i modellering. Arbetet undersöker hur material kan simuleras i en virtuell fabrik med minimal dataanvändning och presenterar ett förslag för hur materialet kan simuleras med matematiska formler. Slutligen resulterar arbetet i en artefakt i form av en modell av en fiktiv spannmålsfabrik med ingående komponenter, vilka ligger till grund för ett materialbibliotek för att förenkla fortsatt användning. Artefakten är ett verktyg för Virtuell Driftsättning och felsökning av PLC-program inför driftsättning av system. Det är även ett utbildningsverktyg för att sprida kunskap om teknik och innovation, vilket krävs för digitaliseringen i samhället. Virtuell Driftsättning är en resurseffektiv metod och kan bidra till en hållbar industri genom att spara energi, förbättra arbetsmiljön och sänka kostnader för driftsättning av system. Med den skapade artefakten ger arbetet exempel på hur processindustrin kan ta ett kliv mot Industri 4.0 genom att använda Virtuell Driftsättning.

The process industry is facing challenges to transform towards Industry 4.0. These challenges increase the demand for efficient and sustainable production systems. A part of the transformation is to represent production systems virtually in 3D. This project is based on Design Science Research and explores a change in representing systems from 2D to 3D. It is done by answering how virtual simulation can be used in the process industry, focusing on the material flow of grain. Initially, this work investigates the research in the area by performing a literature study in VC (Virtual Commissioning) and DT (Digital Twin). The study shows a research gap within VC and DT in the process industry. Thereafter, a method in six steps for low-level modeling is suggested, suitable when there is a lack of previous knowledge of the software being used. This project explores how material can be simulated in a virtual plant while consuming minimal amounts of data, and a solution is proposed on how to simulate material based on mathematical formulas. Finally, the project results in an artifact, in the form of a model of a fictitious grain plant. The created components in the model form the basis of a material library to encourage future use. The area of use for the artifact is VC of systems and troubleshooting PLC-programs before real commissioning of systems. It is also a tool for education, and to spread knowledge about technology and innovation, which is required for the digitalization of society. VC is a resource-efficient method that can contribute to a sustainable industry by saving energy, improving the work environment and decreasing the costs when commissioning a system. With the created artifact, this project gives an example of how the process industry can take a step toward Industry 4.0 by using VC.