Software zur Fabriksimulation

Grundlage für effizienten Roboterbetrieb

Mit Simulationssoftware können Hersteller und Systemintegratoren oft vielfältiges Optimierungspotenzial im Automatisierungssystem aufspüren – entlang ihrer gesamten Lebenszyklen. Die Tools helfen bei der Auslegung der Systeme, beschleunigen die Implementierung und unterstützen im laufenden Betrieb bei Verbesserungen sowie Umbauten.

(Bild: Visual Components)

Automatisierung mittels Robotern ist eine bewährte Methode, um Kosten zu senken und gleichzeitig die Qualität und Sicherheit der Arbeitsprozesse zu steigern. Die Auswahl, Einführung und Optimierung der Roboterapplikationen sind aber oft herausfordernd. Je komplexer die Anwendung, desto größer kann beispielsweise das Risiko von Kollisionen sein. Eine Robotersimulation, die die geplanten Abläufe virtuell abbildet, kann die Offline-Programmierung von Industrieroboterarmen validieren helfen. Die Bewegungs- und Arbeitsabläufe eines Industrieroboters zu simulieren, kann Anwender dabei unterstützen, Prozesse zu optimieren, Engpässe zu erkennen und zu beseitigen sowie Probleme mit der Abtaktung besser zu verstehen. Generell können Hersteller mittels solcher Simulationen überhaupt prüfen, ob das angedachte Robotermodell seine Aufgabe auch wie erwartet ausführen kann. Systemintegratoren und Anbieter von Automatisierungslösungen nutzen Simulationen hingegen auch erfolgreich, um die Projektlaufzeiten zu verkürzen, indem sie die technische Machbarkeit und Sicherheit einer Roboterapplikation vor der Implementierung bestätigen. An verschiedenen Stellen hilfreich ist, wenn die Simulation einem Fabrikbetreibers digital und realitätsnah veranschaulichen kann, wie seine Prozesse nach der Roboter-Installation aussehen werden.

Der Funktionsumfang

In der Regel bieten die Hersteller von Industrierobotern eigene Offline-Robotersimulationssoftware für die Planung von Bewegungspfaden an. Diese sind in der Lage, die Wegpunkte des Roboterarms sehr präzise zu modellieren und auch Maschinen und Endeffektoren als 3D-CAD-Modelle zu importieren. Wenn es um die Beurteilung der Reichweite und die Prüfung auf mögliche statische Hindernisse geht, ist das sehr nützlich. Auf die Verarbeitung dynamischer Ereignisse im Umfeld des Roboters sind sie aber kaum ausgelegt. Um die Funktion einer Applikation im Ganzen zu verstehen und Verbesserungsmöglichkeiten erkennen zu können, gilt es viele verschiedene Elemente und dynamische Prozesse einzubeziehen. Dafür gibt es auf dem Softwaremarkt Fabriksimulationssoftware. Diese kann Anwender in die Lage versetzen, ein vollständiges dynamisches Modell einer Applikation zu erstellen, in welcher der Roboter virtuell programmiert werden kann. Dabei werden Auslöseimpulse und weitere Sensoren in die Roboterbewegungen integriert und der zeitliche Ablauf der einzelnen Schritte festgelegt.

Effekte im Unternehmen

Aus den diesen Funktionen ergeben sich viele von Unternehmen gesuchte Effekte:

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Robotergröße bestimmen – In der Simulation lassen sich die Auswirkungen unterschiedlicher Robotergrößen auf die Produktion bewerten. Damit lässt sich feststellen, ob es beispielsweise vorteilhafter ist, einen kleineren kollaborierenden Roboter einzusetzen oder ob ein größerer Roboter mit mehr Reichweite benötigt wird.

Fehler vermeiden – Einmal installiert sind Änderungen an der Fertigungszelle meist kostspielig. Wird erst dann festgestellt, dass eine Bewegung des Arms nicht möglich ist, muss eine Verlängerung der Zyklusdauer oder sogar die Anschaffung weiterer Geräte in Kauf genommen werden. Durch eine Simulation lassen sich solche Probleme potenziell im Voraus erkennen und so Kosten vermeiden.

Schnellerer Projektablauf – Da die Offline-Programmierung bei manchen Herstellern bereits parallel zur Implementierung vorgenommen und später übertragen werden kann, entfällt der Programmierschritt zwischen Einbindung und Abnahmeprüfung der Roboterapplikation. Projekte können so im Idealfall schneller abgeschlossen werden.

Sicherheit – Eine Kollision, bei der ein Teil des Arms oder des Endeffektors einen anderen Teil der Fertigungszelle trifft, kann den Roboter außer Betrieb setzen und einen langwierigen Neustart oder gar Serviceeinsatz erforderlich machen. Eine Simulation kann Kollisionsrisiken im Voraus erkennen und vermeiden helfen.

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3D-Animationen zur Informationsvermittlung – Oft verfügen Entscheidungsträger in komplexen Automatisierungsprojekten nicht über die technische Expertise, um die Funktionsweise einer entworfenen Roboterapplikation genau zu verstehen. Mit einer 3D-Animation der Roboter in einer Fertigung lassen sich Abläufe verständlich darstellen.

In der Praxis

Mit Fabriksimulationssoftware wie Visual Components, die auch Robotersimulation umfasst, können die Bewegungspfade und Arbeitsabläufe von Robotern in einem realistischen dreidimensionalen Arbeitsbereich simuliert werden. Alle Tools und Funktionen sind dazu in der Software integriert. Visual Components verfügt über eine Bibliothek mit virtuellen Modellen von Robotern, Maschinen und Vorrichtungen von Dutzenden großer Marken in der Industrieautomation. So können Anwender zwischen Robotermodellen und Herstellern wechseln, um zu experimentieren. Auch die Programmierung eines Roboters kann beschleunigt werden, denn für die Modelle etwa von den Herstellern ABB, Fanuc, Kuka, Yaskawa und Universal Robots gilt: Sobald die Bewegungspfade und Geschwindigkeiten bestimmt sind, lassen sich diese schnell exportieren und auf die Roboter übertragen.

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