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Fertigungsabläufe visualisieren und simulieren

3D-Lösungen für den Mittelstand

Fertigungsabläufe visualisieren und simulieren

Mittelständische Betriebe müssen auf ihre Wettbewerbsfähigkeit achten, die detaillierte Planung von Fertigungsprozessen ist hierfür fast schon Pflicht. Dabei kann der Einsatz von 3D-Simulationen helfen, industrielle Abläufe vor der Umsetzung in der Anlage im Computer zu optimieren. Die IT-Werkzeuge für virtuelle Realität unterstützen mit 3D-Visualisierung und dynamische Analysen die Planung und Optimierung von Produktionslinien oder Maschinenpositionierung innerhalb einer Fabrik.

Bild: Tarakos

Die ‚Digitale Fabrik‘ gewinnt in der produzierenden Industrie immer mehr Fürsprecher. Virtuelle Realitäten und 3D-Methoden unterstützen bereits in vielen Unternehmen die Fabrik- und Anlagenplanung oder die Simulation von Materialflussströmen. Die 3D-Planungswerkzeuge setzen dort an, wo komplexe Aufgabenstellungen hinsichtlich Maschinenpositionierung, Transport und Materialfluss bewältigt werden müssen. Mit diesen Lösungen können Planer Fabriken, Förderanlagen und Materialflusssysteme virtuell nachbilden, überprüfen und verbessern. Dabei werden durch ein digitales, dreidimensionals Abbild der realen Fabrik Abläufe visualisiert und simuliert, um die Grundlage für ein besseres Verständnis sowie Optimierungen zu schaffen. Denn die verschärfte Wettbewerbssituation zwingt Betriebe zu wiederholten Anpassungen der Produktion und damit immer schnelleren Planungszyklen.

Visualisierungen und Simulationen mit Hilfe von 3D-Software bieten hierfür wertvolle Unterstützung: Konzepte der schlanken Produktion lassen sich im Vorfeld testen, was der Wirtschaftlichkeit der Umsetzung in den Fertigungsalltag zugute kommt. In der Vergangenheit vertrauten vor allem Großunternehmen auf die neue Technologie. Kostenaspekte, hohe Hardwareanforderungen und damit die Bindung an stationäre Großrechner schränkten den großflächigen Gebrauch bei kleinen und mittelständischen Betrieben erheblich ein. Mittlerweile erleichtert eine neue Softwaregeneration den Einsatz von digitalen Modellen. Pragmatisch ausgelegte Lösungen, wie der Tara-VR-Builder der Tarakos GmbH eignen sich dank vergleichsweise kostengünstiger Anschaffung, einfach gehaltener Bedienung und Schnittstellen auch für den Einsatz abseits der Konzernwelt.

Virtuelle Unterstützung bei der Linien-Optimierung

Jede Lean-Initiative bezweckt zuerst, vermeidbare Verschwendung zu eliminieren und die Produktivität des Unternehmens zu steigern. Eine schlanke Fertigung zielt auf intelligente Materialflüsse, um Lager- und Umlaufbestände zu reduzieren. Denn bei straff organisierten Montagelinien sind die Abläufe eng aufeinander abgestimmt. Auf den ersten Blick unbedeutende Kleinigkeiten können schnell zu Störungen der gesamten Produktion oder Montage führen. Mit 3D-Software lassen sich dazu Maschinen, Ausrüstung und Zuführungswege gezielt platzieren. Das gestattet dem Unternehmen, Arbeitsvorgänge vor Inbetriebnahme einer Linie zu testen und Schwierigkeiten bereits im Vorfeld ausmerzen.

So lassen sich am Computer beispielsweise Wege für eine störungsfreie Materialzufuhr und Späneentsorgung simulieren, Transport- und Bedienpfade kreuzungsfrei durch die Produktionshallen führen und Stromanschlusspunkte und Kabelpositionierungen planen. Neben Fördertechnik und Intralogistik profitiert auch die Planung von Hallen- und Fabriklayouts von der Produktionsflussoptimierung am PC. Virtuelle Szenarien reduzieren so die Inbetriebnahmezeiten und Nacharbeiten, erhöhen die Planungssicherheit und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Kostenreduzierung im Unternehmen. Denn während zahlreiche Produktionssysteme darauf abzielen, den Betrieb der Maschine zu verbessern, dient die 3D-Planungssoftware dazu, die Abläufe um die Maschine herum zu beschleunigen.



Eine animierte 3D-Visualisierung kommt dem schnellen Verständnis von Planungsmodellen und Materialflusswegen in der Fertigungsanlage zugute. Bild: Tarakos

Vom Reißbrett zur bewegten 3D-Darstellung

Im Vergleich zur Planung auf dem virtuellen 2D-Reißbrett erhöht bereits die dreidimensionale Darstellung von Aufstellungsplänen und Produktionsprozessen die Verständlichkeit der Projektplanung für nicht-spezialisierter Mitarbeiter. 3D-Visualisierungen geben den Blick auf die technische Machbarkeit und dem beabsichtigten Nutzen der vorgestellten Lösung frei. Sie wirken plastischer und verständlicher, so dass jeder Beteiligte schnell im Bilde ist. Der Anwender kann sich bei Bedarf wie in einem PC-Spiel per Maus durch die virtuelle Fabrikhalle bewegen.

Noch mehr Vorteile gewinnen Unternehmen, wenn sie das virtuelle Anlagenabbild in der 3D-Software animieren. Abläufe, Materialflüsse und Produktionsprozesse werden dadurch realitätsnah abgebildet und potenzielle Problemstellen, beispielsweise auftretende Staus oder Nachschubbedarf, sind auf einem Blick identifizierbar. Doch bei der Simulation geht es nicht um die grafische Darstellung allein: Die Computer-Modelle berücksichtigen Parameter von Bearbeitungs- und Kommissionierzeiten über Fördergeschwindigkeiten bis hin zu Prozess- und Verteilstrategien. Dadurch kann mit Hilfe von Durchsatzmessern die Leistungsfähigkeit der virtuellen Anlagen überprüft werden. Diese simulationsnahe Animation der Abläufe bietet verbesserte Analysemöglichkeiten und aussagekräftige Statistiken.

Abteilungsübergreifende Zusammenarbeit fördern

Zahlreiche aktuelle Lösungen stellen ihre Planungsergebnisse zudem per Datenblatt sowie als Video, Einzelbild oder 2D- und 3D-Export zur Verfügung. Auf diese Weise unterstützt die 3D-Software die Entscheidungsfindung auf allen Ebenen des Unternehmens bis hin zur Geschäftsführung. Eine integrierte Funktionalität zu Erzeugung und Export von Stücklisten der verwendeten Objekte fügt das Planungswerkzeug in die IT-Prozesskette des Betriebs ein. 3D-Visualisierungen arbeiten so als fester Bestandteil im produktiven Planungsworkflow. Zusätzlich gestatten offene Schnittstellen zu gängigen CAD-Systemen und die Verwendung von Standard-Dateiformaten den Import von Maschinen- und Anlagendaten. Dies ermöglicht, alle Maschinen, Anlagen und das Equipment detailgetreu abzubilden. Und je präziser das virtuelle Szenario mit den realen Parametern übereinstimmt, desto genauer lässt sich die Planung umsetzen.

Produktives Werkzeug statt ‚Vorstandskino‘

Gerade die reibungslose Integration der 3D-Technik in den Planungsalltag sorgt inzwischen für hohe Anwenderakzeptanz. Die Zeiten, in denen digitale Methoden als unproduktives ‚Vorstandskino‘ angesehen wurden, nähern sich dem Ende. Im Gegensatz zu High-End-Systemen verrichten mittelstandsorientierte Lösungen ihre Dienste auf handelsüblichen Rechnern und Laptops. Eine einfache Benutzerführung nach dem Baukastenprinzip erleichtert die Planung der Projekte auch für Anwender ohne besondere Programmier- und 3D-Konstruktionskenntnisse. Unterstützung hierfür bieten umfangreiche Bibliotheken von parametrisierbaren und animierbaren 3D-Modellen. So stehen Werkzeuge der Digitalen Fabrik auch kleinen und mittelständischen Betriebe zur Verfügung und lassen Montage- und Fertigungsbetriebe zu in Großunternehmen üblichen IT-Standards aufschließen.