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Mechatronikprojekte parallel bearbeiten

Digitaler Lauf der Dinge

Gerade bei mechatronischen Produktionsanlagen gibt es viele dynamisch voneinander abhängige Faktoren, die die Komplexität der Entwicklung und des laufenden Betriebes erhöhen. Mit der virtuellen Inbetriebnahme können simulationsgestützt viele zeitraubenden Nachbesserungen von Komponenten und Systemen verhindert werden. Mit der Simulationssoftware Industrial Physics stellt Machineering ein Programm zur Verfügung, das den Entwicklungsprozess von Industrieanlagen auf diese Weise unterstützt.




Bild: Machineering GmbH & Co. KG

Es sind insbesondere Fragen zum möglichen Produktionsverhalten der Anlage in der Praxis oder die Auswirkungen einer Modifizierung auf den Materialfluss, die eine Simulationssoftware wie Industrial Physics von Machineering beantworten soll. Anhand der physikbasierten 3D-Simulation sollen sich Anwender schon in einer frühen Entwicklungsphase Gewissheit über das künftige Verhalten einer geplanten Anlage verschaffen können. Das Ziel ist, die technischen und wirtschaftlichen Risiken bei Konzeption, Konstruktion, Inbetriebnahme und Veränderungen von Systemen und Anlagen zu reduzieren. Dabei sollte bei der Wahl einer Anwendung darauf geachtet werden, dass alle benötigten Engineeringbereiche abgedeckt und sich auch komplexe Anlagen abgebilden lassen.

Greifbarerer Nutzen durch Simulation

Was es nutzen kann, ein mechatronisches Modell mit allen Steuerungen und Robotern vorzeitig zu programmieren und im virtuellen Betrieb zu testen , zeigt das Beispiel bei der Bosch Packaging Technology GmbH. Das Unternehmen stand immer wieder vor der Herausforderung, dass die Steuerungssoftware nicht umfangreich ‚offline‘ am Schreibtisch per Simulation getestet werden konnte, so dass ein Test der Software erst spät im Montageprozess an der bereits vorhandenen Maschine erfolgen konnte. Zudem erschwerten Verzögerungen im mechanischen und elektrischen Aufbau die Software-Inbetriebnahme. Des Weiteren sind bei einem so großen Unternehmen üblicherweise mehrere Steuerungsplattformen von verschiedenen Anbietern im Einsatz. Daher wurde eine Simulationssoftware benötigt, in die sich verschiedene Plattformen integrieren lassen. Durch den Einsatz der Simulationslösung können die Arbeiten nun im Sinn von Simultaneous Engineering parallel ablaufen. Das führte zu geringeren Entwicklungskosten und einer deutlich beschleunigten Markteinführungszeit. Die Gesamtdurchlaufzeit sank einer Feldstudie des Unternehmens zufolge um 15 Prozent. Auch stehen nun mehr Möglichkeiten zur Verfügung, die Qualität der Software durch Tests zu verbessern.



Blick durch die Virtual Reality-Brille Oculus Rift auf eine Verpackungsanlage.
Bild: Machineering GmbH & Co. KG

Integration ins CAD-System erforderlich

Die Software von Machineering ist auf den branchenübergreifenden Einsatz ausgelegt: Bei der Getränkeabfüllung unterstützt die 3D-Simulationssoftware die Prozessschritte und Pufferstrecken einer Abfüllanlage von Massenstrom über Einzel- und Gebindetransport bis hin zum Palettierroboter. Dafür werden technische Machbarkeit, Platzbedarf, Leistung, Aufwand und nicht zuletzt die Herstellungs- und Betriebskosten einer Anlage gegeneinander abgewogen. Für die Montage- und Handhabungstechnik zeigt das Beispiel eines Toploaders von Schneider Electric, wie sich bereits im CAD-System Komponenten parametrieren und zusammenführen lassen. So erhält die Fächerkette nicht nur das dreidimensionale Design, sondern auch eine Modulo-Funktion im Antrieb und einen Referenzsensor. Gleiches gilt auch für die Transferachse mit Greifer. Durch das Zusammensetzen der intelligenten Komponenten im 3DCAD-System erfolgt der finale Zusammenbau des Toploaders, der bereits alle notwendigen Informationen beinhaltet. Dieser Schritt zum Systems Engineering setzt die Integration der Simulationsplattform mit der CAD-Software voraus. Erst dann lassen sich die im CAD-Modell hinterlegten mechatronischen Informationen mit der Geometrieinformation kombinieren und geben auf Knopfdruck ein tagesaktuelles Simulationsmodell aus. Zahlreiche Aufgaben, die sich im Engineering vorziehen lassen, können so umgesetzt werden. Dazu gehören die Auslegung von Maschinen inklusive dynamischer Bewegungs- und Antriebskinematiken bis hin zur virtuellen Inbetriebnahme mit der realen Steuerung. So soll die 3D-Simulation die Prozess von der Idee bis zur Produktauslieferung begleiten. Vorstellbar ist auch die Simulation auf einer HMI, damit Anwender erkennen, an welcher Stelle der Anlage Probleme auftreten und was die Fehlerursache ist.

Mechatronikprojekte eng verzahnt entwickelt

Durch den Engineering-Ansatz, dem die Simulationslösung zugrunde liegt, steht auch bei kleinen Änderungen ein für das mechatronische Team transparenter und kontinuierlicher Abgleich der aktuellen Daten zur Verfügung. So fällt die bereichsübergreifende Synchronisation der Engineering-Ergebnisse und -Prozesse deutlich leichter. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit eröffnet neue Perspektiven für eine vernetzte Mechatronikentwicklung. Die Teams aus Mechanik, Elektrik und Elektronik können ab Projektbeginn IT-geführt vernetzt und parallel am gleichen Modell arbeiten. In Zeiten smarter Fabriken ist zu erwarten, dass diese enge Verzahnung bald selbstverständlich sein wird.

Neue Möglichkeiten mit Virtual Reality

Durch die Integration der Virtual Reality-Brille Oculus Rift (linke Seite, rechtes Bild) in seine Simulationssoftware will Machineering den Anwendern einen neuen Blickwinkel auf ihre Anlagen erlauben: Mit der Technologie soll der gesamte Ablauf der simulierten Anlage inklusive Materialfluss, SPS-Steuerung und Robotersimulation in einer virtuellen Umgebung zur Verfügung stehen. Auch von diesem Ansatz geht der Anbieter aus, dass er in naher Zukunft fester Bestandteil gängiger Entwicklungswerkzeuge sein wird.



Simuliertes Modell der Verpackungsanlage Sigpack LDF der Bosch Packaging Technology GmbH. Bild: Bosch Packaging Technology GmbH


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