Automatica 2016: Virtuelle Modelle für Inbetriebnahme

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Bereits in der Planungsphase von Produkten, also vor der eigentlichen Anlagenplanung, können die Abläufe und Bewegungen sowie die Materialflüsse simuliert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Herausforderungen im Planungsprozess werden bei Heitec verschiedene Tools für das Engineering herangezogen. Dies gestattet es, Maschinen und Anlagen real am virtuellen Modell in Betrieb zu nehmen oder Optimierungsstrategien für den Produktionsablauf zu entwickeln.
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Mit digitalen Anlagen- und Prozessmodellen überprüft der Systemintegrator Heitec die Machbarkeit von Automatisierungskonzepten. Bereits in der Planungsphase von Produkten, also vor der eigentlichen Anlagenplanung, können die Abläufe und Bewegungen sowie die Materialflüsse simuliert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Herausforderungen im Planungsprozess werden bei Heitec verschiedene Tools für das Engineering herangezogen. Dies gestattet es, Maschinen und Anlagen real am virtuellen Modell in Betrieb zu nehmen oder Optimierungsstrategien für den Produktionsablauf zu entwickeln.

Komplexe automatisierte Fertigungszellen sind in der Regel Unikate. Sie bestehen aus einer Kombination verschiedener Arbeitsstationen wie Montagestationen, Verkettungssystemen und Robotern. Die Programmentwicklung geschieht jedoch immer noch in getrennten Systemen, was einen gemeinsamen Test erschwert. Während bei Robotern die Offline-Programmierung und der Ablauftest Stand der Technik sind, werden die SPS-Programme offline vorbereitet und erst an der fertigen Anlage optimiert und getestet. Fehler, die erst während der Inbetriebnahme bemerkt werden, führen zu erhöhten Folgekosten. Heitec entwickelte deshalb mit verschiedenen Tools virtuelle Anlagenmodelle, mit denen die Maschinen und Anlagen erprobt und virtuell in Betrieb genommen werden können. Das senkt das Entwicklungsrisiko drastisch, verkürzt die Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten wesentlich und sichert die Übergabe einer qualitativ abgesicherten Konstruktion in die Fertigung.

Neu hinzugekommen ist in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg, eine Methode, die bereits im Planungsprozess Modelle der Gesamtanlage in Abstraktion zur Verfügung stellt. Die Planungsergebnisse können unmittelbar übernommen und an virtuellen Modellen (Hardware-in the-Loop) getestet werden. Von der digitalen Planung bis zur realen Inbetriebnahme am virtuellen Modell existiert eine durchgängige Wertschöpfungskette. Für die reale Inbetriebnahme am virtuellen Modell bildet Heitec alle gegenwärtigen und künftigen Betriebsabläufe in der entsprechenden Produktionsumgebung in Echtzeit ab und steuert diese mit der Original-Automatisierungssoftware. Mit der Ausweitung der virtuellen Anlage in den Bereich Logistik werden Materialflüsse simuliert und die Anlagensoftware dem realen Anlagenlayout und Arbeitsabläufen angepasst. Dies erleichtert die Inbetriebnahme sowie das Testen von alternativen Lösungsmöglichkeiten. Eine Entwicklung, Erprobung und virtuelle Inbetriebnahme aller Komponenten vor Beginn der Fertigung erlaubt es, das Entwicklungsrisiko drastisch zu senken und die Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten auf den Baustellen wesentlich zu verkürzen.

Wenn von Anfang an auf die Digitalisierung der Prozesse gesetzt wird, ergeben sich auch entscheidende Vorteile beim Betrieb der realen Anlage. Denn man kann die schon entwickelte Simulation als digitalen Zwilling – also dem Pendant zur realen Anlage – im Büro dazu nutzen, Optimierungsstrategien für den Produktionsablauf zu entwerfen oder Analysen durchzuführen, die man aufgrund der laufenden Produktion an der realen Anlage nicht ohne Stillstände machen kann. Dies hält die Produktivität und Verfügbarkeit der Anlage hoch. Mit den CAD-Daten der zu verarbeitenden Vorprodukte können Betriebszustände auch dann getestet werden, wenn die Vorprodukte nicht oder nicht in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Gleiches gilt auch für den Umstieg auf neue Produkte.

AUTOMATICA 2016, Halle A4 / Stand 530

Bild: Beispiel für Test der Planungsergebnisse mit Methoden von Heitec mit Virtuos (Hardware-in-the-Loop)
(Bildquelle: Heitec)

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