Das iPhysics-Modul Human Twin
Anlagensimulation integriert Montageabläufe
Die Anwendungen zur virtuellen Inbetriebnahme und Fabriksimulation haben sich zuletzt technologisch deutlich weiterentwickelt. Vergleichsweise neu ist die Möglichkeit in iPhysics von Machineering, Montageabläufe von Menschen im digitalen Zwilling detailliert abzubilden.
Digitale Zwillingen helfen in vielen Firmen bereits dabei, Maschinen zu überwachen, sie zu erweitern oder anzupassen. Eine gängige Anwendung dafür heißt iPhysics von Machineering. Damit lassen sich Maschinen und ganze Anlagen nahe Echtzeit simulieren. Vergleichsweise neu ist die Möglichkeit in dieser Software, auch Menschen in die Simulation einbeziehen zu können. Das Tool Human Twin ist für Szenarien gedacht, in denen eine Montagestation neu aufgebaut wird oder bestehende Montagearbeitsplätze umgebaut oder verändert werden sollen. Das können Produktvarianten, Produktneuanläufe auf bestehenden Montagestationen oder Umgestaltungen im Rahmen von Optimierungsprojekten sein. Neben der Planung von Montageaufgaben im Speziellen ist die Funktionalität generell für Ergonomiebetrachtungen bei der Arbeitsplatzgestaltung ausgelegt.
Wie war die Situation bisher?
Traditionell sind Arbeitsplatzgestaltungen mit großem zeitlichen und monetären Aufwand verbunden. Denn Änderungen und Anpassungen müssen im Vorfeld geplant werden, ließen sich aber erst nach der Inbetriebnahme dem Praxistest unterziehen. Fehlplanungen fielen oft erst dann auf und erforderten Überarbeitungen. Das Problem lag eigentlich auf der Hand. Manuelle Arbeitsstationen wurden ohne die Einbeziehung der Menschen geplant und gebaut.
Arbeitsschritte mitrechnen
Mit dem vergleichsweise neuen iPhysics-Modul werden Arbeitsplätze virtuell geplant und optimiert. Dabei können Komponenten, relevante Daten und die Arbeitsschritte und Arbeitswege der Menschen bei der Simulation berücksichtigt werden. Periphere Maschinen und Zuführsysteme lassen sich mitbetrachten und aufeinander abstimmen. Die Simulation zeigt an, welche Arbeitszeiten jeweils zu erwarten sind, um etwa eine Entscheidungsgrundlage für Investitionen zu liefern. Der Thin[gk]athon, veranstaltet vom Smart Systems Hub, vereint kollaborative Intelligenz und Industrie-Expertise, um in einem dreitägigen Hackathon innovative Lösungsansätze für komplexe Fragestellungen zu generieren. ‣ weiterlesen
Innovationstreiber Thin[gk]athon: Kollaborative Intelligenz trifft auf Industrie-Expertise
Schritt für Schritt zum Modell
Bibliotheken in der Software helfen Anwendern dabei, ein erstes Modell zu erstellen. Im nächsten Schritt wird die Montagereihenfolge festgelegt. Welche Hand tut was? Welche Reihenfolge muss ein Mensch abarbeiten? Dann fügen Nutzer die benötigten Behälter, Vorrichtungen und Werkzeuge in die Simulation ein. Auf Basis der hinterlegten Daten aus der Methods Time Measurement-Tabelle (MTM) können schließlich Zeiten für Tätigkeiten wie Greifen, Ablegen, Einfädeln oder Montieren simulativ ermittelt werden. Anhand des Modells können Arbeitsstationen beispielsweise für mehrere Produktvarianten ausgelegt und dabei durchgängig ergonomisch gestaltet werden.
Präzise Annahmen ermitteln
Mit der Integration der menschlichen Arbeit in die Simulation erhalten Anwenderunternehmen präzise Informationen über die zu erwartenden Prozesse, Zeiten und kritische Punkte ihrer neuen Arbeitsstation. Im Ergebnis können produktivere Montagestationen entstehen, die ergonomischer und effizienter sind als ohne vorherige Tests in der Simulation. Dazu trägt bei, dass sich mehrere Varianten ausprobieren, verfeinern und gegebenenfalls wieder verwerfen lassen, als es anhand realer Hardware erprobt werden könnte. Gerade Hochlaufzeiten auf Kammlinie können durch den Einsatz des Software-Moduls erfahrungsgemäß deutlich verkürzt werden.
Schulungen am Modell
Die Anwendung erlaubt überdies die Schulung neuer Mitarbeiter am Modell. Mit Virtual Reality und Augmented Reality können Handling-Szenarien abgebildet und von echten Menschen virtuell durchgespielt werden. So können Verantwortliche absichern, dass Arbeitsplätze, Montageprozesse und der Materialfluss wie geplant harmonieren.
Der digitale Zwilling
Ein digitaler Zwilling, auf Englisch Digital Twin, ist ein digitales Modell, das einen realen Prozess oder eine reale Maschine nachbildet, oft in Verbindung mit eingespeisten Echtzeit-Daten. Wird der digitale Zwilling fortlaufend mit Maschinendaten versorgt, kann er das Verhalten der Maschine oder Anlage rechnergestützt nachbilden. Die gesammelten Daten können in einer virtuellen Umgebung verarbeitet werden, um beispielsweise die Effizienz und Leistung der Prozesse zu verbessern und andererseits die Maschine laufend zu überwachen. Themen wie die Prozessoptimierung, die Qualitätssicherung, Kostensenkungen und die Verbesserung der Automatisierung stehen beim Einsatz des Digital Twins meist im Fokus.
Ein logischer Schritt
War die Simulation von Maschinen vor einigen Jahren technisch noch sehr schwierig umzusetzen, ist die Visualisierung von Maschinenmodellen heute in vielen Firmen etabliert. Damit ist es ein logischer Schritt, auch die an der Produktion beteiligten Menschen in die Simulation einzubeziehen. Denn die Anforderungen an die Arbeitsplatzgestaltung sind hoch. Und von einer verbesserten Planung der Arbeitsschritte, der zeitlichen Optimierung von Abläufen und nicht zuletzt der höheren Mitarbeitersicherheit profitieren sowohl Menschen als auch Unternehmen. Der erste Schritt in diese Richtung ist gemacht.
