TĂNG TÍNH BỀN VỮNG CỦA MÔI TRƯỜNG VỚI DIGITAL TWIN

Digital Twin trong thiết kế tàu

Bằng cách sử dụng Technomatix Plant Simulation trong danh mục Siemens Xcelerator, Hamburg Port Consulting (HPC) (1) đã tối ưu hóa việc sử dụng pin lưu trữ tại bến cảng container Altenwerder ở Hamburg – nước Đức – một trong những bến cảng container hoàn toàn tự động đầu tiên trên thế giới được chứng nhận không gây biến đổi khí hậu. Digital Twin for Production, Manufacturing and Logistic (Bản sao kỹ thuật số dành cho sản xuất, chế tạo và logistic) giúp giải quyết những thách thức toàn cầu như tiêu thụ ít năng lượng, bền vững và không gây biến đổi khí hậu.

Xe tự hành AGV (2) với chiều dài hơn 15m, công suất hàng hóa lên đến 60 tấn được thiết kế để vận chuyển container theo chiều ngang bên trong cảng container. Cảng container ở Altenwerder (CTA) có khoảng 100 xe tự hành AGV với 2 phiên bản: Xe chạy bằng động cơ Diesel thủy lực và xe chạy bằng pin Li-ion cố định. Sau này khi có các trạm sạc hoàn toàn tự động, xe chạy bằng dầu Diesel sẽ dần được thay thế bởi xe tự hành chạy bằng điện để cải thiện ecological footprint của công ty.

Vì vậy, CTA đang tìm kiếm cơ hội để cải thiện mức tiêu thụ năng lượng tổng thể và rất hiếm khi họ sử dụng tất cả các AGV cùng một lúc. Nhưng bộ sạc tự động của các AGV phải luôn được nạp liên tục vì nó không thể dự đoán chính xác việc sử dụng năng lượng thực tế của các AGV vào ngày tiếp theo.

Cung cấp Frequency Containment Reserve (FCR)

Dự án nghiên cứu “FRESH” đã kiểm tra dung lượng pin của các AGV không hoạt động với Frequency Containment Reserve. FCR là nguồn dự trữ năng lượng chính của xe AGV được kích hoạt trong 30 giây để đảm bảo tần số yêu cầu của grid frequency là 50Hz tại Đức. Các nhà cung cấp hệ thống FCR phải thông báo công suất của họ trước 24h và sau đó chào bán tại buổi đấu giá hàng ngày cho European Transmisson Operators.

Trong quá trình thực hiện dự án, một hệ thống phần mềm điều khiển đã được phát triển để dự đoán một cách đáng tin cậy số lượng và lịch trình của các AGV có thể ngừng hoạt động mà không ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của thiết bị đầu cuối. Đây là một “mô-đun lập kế hoạch” dự đoán các AGV trong nhà máy điện ảo hàng ngày.

Một bản sao kỹ thuật số mô phỏng các hoạt động của xe tự hành AGV tại CTA được sử dụng để xác thực đề xuất của mô-đun lập kế hoạch. Nếu đề xuất được xác nhận, dung lượng pin sẽ được cung cấp trong phiên đấu giá FCR tiếp theo.

Mô phỏng trong thời gian ngắn

Digital Twin được mô phỏng bằng Plant Simulation để xác nhận đề xuất mới nhất của mô đun và lập kế hoạch trong vòng 15 phút. Dữ liệu đầu vào được chuyển đổi tự động, bắt đầu chạy mô phỏng và được giám sát trong khi mô hình đang chạy. Chỉ có một mô hình chi tiết được sử dụng hàng ngày với cần trục bao gồm đầy đủ các chức năng ( chuyển động của portal, trolley và spreader với tốc độ và gia tốc phụ thuộc tải) và chuyển động của AGV (tốc độ và gia tốc phụ thuộc tải).

Bản sao kỹ thuật số cũng cung cấp dữ liệu tiêu thụ năng lượng chi tiết của các AGV sử dụng HPCsim’s Energy Tracker. Đối với định tuyến mô phỏng hàng ngày chỉ có mô hình dạng 2D, hoạt động của kho lưu trữ container được đơn giản hóa dựa trên kinh nghiệm lâu năm và hệ thống chi tiết.

Quản lý bộ sạc cả xe tự hành AGV

Digital Twin cũng quản lý chu kỳ sạc FCR của xe tự hành AGV. Khi một AGV được chọn để sạc FCR, nó sẽ bắt đầu quá trình sạc ban đầu ngay khi đến trạm sạc tự động. Khi hoàn tất quá trình sạc FCR ban đầu, AGV cung cấp công suất FCR cho nhà máy điện ảo. Sau khi cung cấp công suất FCR, AGV được tính phí tuân thủ một lần nữa để khôi phục lại các hoạt động thường lệ của thiết bị đầu cuối.

Thành tựu và thách thức

Thách thức lớn đầu tiên là tạo ra các giao diện để tích hợp mô hình mô phỏng thiết bị đầu cuối vào hệ thống Digital Twin. Bước tiếp theo là cắt giảm thời gian chạy mô phỏng mà vẫn đảm bảo duy trì độ chính xác của mô phỏng để cung cấp kết quả nhanh chóng trong khoảng thời gian được yêu cầu. Những thách thức khác là làm cho mô hình mô phỏng có thể xử lý thông tin trực tiếp từ các hoạt động của thiết bị đầu cuối và đạt được độ ổn định cao.

Hiện tại, các cuộc kiểm tra dữ liệu thời gian thực đang được tiến hành. Bước tiếp theo là đánh giá kinh tế và việc sử dụng mô hình mô phỏng để cải thiện mô đun kế hoạch.

Chú thích:

(1) Hamburg Port Consulting (HPC): là một công ty tư vấn nổi tiếng thế giới với kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực cảng, vận tải và hậu cần toàn cầu tại Hamburg, nước Đức

(2) Xe tự hành AGV: là xe được thiết kế chuyên dụng trong nhà máy, với chức năng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong các nhà xưởng, khu công nghiệp, khu chế xuất, trung tâm thương mại mà không cần đến sự can thiệp của nhân công.

Nguồn: Siemens

Công ty TNHH Công Nghệ Số SDE (SDE TECH) được thành lập năm 2014. Đến năm 2018, chúng tôi vinh dự trở thành Smart Expert Partner – đối tác hàng đầu của Siemens Digital Industries Software tại Khu Vực Đông Nam Á – Thái Bình Dương cho các giải pháp Siemens NX (Unigraphics NX), Simcenter, Solid Edge, Tecnomatix và giải pháp quản lý Teamcenter.