A virtual commissioning approach for demanufacturing systems

Due to the complexity and variability of operations, manual procedures dominate in the de- and remanufacturing industry. Reliance on manual processes hampers productivity and makes measuring and optimizing performances difficult, leading to increased costs and inefficiencies. This research explores the potential of Virtual Commissioning (VC) and material flow simulation as solutions to these challenges, focusing on their application in the automation of demanufacturing processes. Through a comprehensive review of existing literature, the study identifies significant gaps in the use of digital technologies for demanufacturing, particularly in simulation and virtual modeling. The Thesis proposes a novel methodology integrating VC and material flow simulation to create a virtual replica of demanufacturing systems. This approach covers multiple stages of development, from studying the product to modeling the system, which allows for validating plans and workflows in a virtual environment before physical implementation. The practical application of this methodology is demonstrated through the development and validation of a model of an e-motor Demanufacturing System. The model validates demanufacturing plans by detecting different kinds of disruptions, such as collisions, sequence errors, safety triggers, and availability issues, providing critical insights on performance and feedback on the plan's validity. The validation process, conducted through extensive and automated simulation runs, confirms the model's capability to detect and signal issues effectively while also highlighting its limitations and the areas needing further refinement. This research paves the way for future studies to additionally improve the proposed methodology and extend its application in the later stages of commissioning and during the system's useful life.

A causa della complessità e della variabilità delle operazioni, le procedure manuali dominano all'interno dell'industria del de- e remanufacturing. L'affidamento a processi di tipo manuale ostacola la produttività, rendendo difficile la misurazione e l'ottimizzazione delle prestazioni. All'interno di questa ricerca viene esplorato il Virtual Commissioning (VC) e la simulazione del material flow come potenziali soluzioni a queste sfide, affrontando la loro applicazione nell'ambito dell'automazione dei processi di demanufacturing. Attraverso un'estesa revisione della letteratura esistente, questo studio identifica le lacune più significative nell'utilizzo di tecnologie digitali per il demanufacturing, come la simulazione e la creazione di modelli virtuali. Questa tesi propone una nuova metodologia che integra VC e material flow simulation per creare una replica virtuale di demanufacturing systems. Questo approccio si estende attraverso molteplici stadi di sviluppo, dallo studio del prodotto alla modellazione del sistema che permette di validare piani di produzione e flussi di lavoro in un ambiente virtuale prima dell'implementazione fisica. L'applicazione pratica di questa metodologia è dimostrata attraverso lo sviluppo e la validazione del modello di un sistema per il demanufacturing di motori elettrici. Il modello valida i piani individuando le perturbazioni che si verificano durante la loro esecuzione come collisioni, errori nella sequenza delle operzioni, problemi nella disponibilità del materiale o dell'attrezzatura, e l'attivazione di meccanismi di sicurezza. Questo permette di fare considerzioni critiche sul funzionamento del sistema e genera un feedback sulla validità del piano. Il processo di validazione del modello, condotto attraverso un estesa campagna sperimentale automatizzata, conferma la capacità della soluzione di rilevare e segnalare problematiche in modo efficace e rivela le limitazioni e le aree che necessitano di ulteriore rifinitura. Questa ricerca illumina la strada per futuri studi allo scopo di migliorare la metodologia proposta e estendere la sua applicazione nei successivi stadi della messa in funzione dell'impianto e durante il suo utilizzo.