Fester Bestandteil von Industrie 4.0

Die SPS und der digitale Zwilling

Ohne den digitalen Zwilling wird zukünftig im Maschinenbau nichts mehr funktionieren. Der digitale Zwilling, das Simulationsmodell in Echtzeit, wird jede Maschine von der Planung bis zum laufenden Betrieb hin begleiten. Das gilt nicht nur für Entwicklungen bei den großen Playern, sondern besonders für die Arbeitsprozesse bei den mittelständischen und kleinen Unternehmen.

Simulierte 
Verpackungsanlage (Bild: Machineering 
GmbH & Co. KG)

Simulierte
Verpackungsanlage (Bild: Machineering
GmbH & Co. KG)

Gerade kleine und mittelständische Unternehmen haben oftmals Hemmungen, sich an das Thema Simulationsmodell heranzuwagen. Doch das ist völlig unnötig. Mithilfe des digitalen Zwillings wird es zukünftig möglich sein, den gesamten Prozess zu optimieren: Von der effizienten Planungsphase über eine unkomplizierte virtuelle Inbetriebnahme und kurze Wartungszeiten bis hin zu einem reibungslosen Betrieb steht das Simulationsmodell in Echtzeit zur Verfügung. Kein Unternehmen wird sich zukünftig der digitalen Transformation verschließen können. Denn nur so können die immer kürzeren Durchlaufzeiten, die komplexeren Anforderungen und der Konkurrenzdruck bewältigt werden.

Blick durch die HoloLens (Bild: Machineering GmbH & Co. KG)

Blick durch die HoloLens (Bild: Machineering GmbH & Co. KG)

Wie entsteht der digitale Zwilling?

Die Machineering GmbH und Co. KG, Experte für Simulation und Automation, zeigt, wie der Maschinenbauer mithilfe der Simulationssoftware industrialPhysics Schritt für Schritt zu seinem Simulationsmodell, dem digitalen Zwilling, kommt. Mit der ersten Idee zur Konstruktion der späteren Maschine werden alle generierten CAD-Daten bidirektional mithilfe einer Schnittstelle von dem CAD-System in die Simulationssoftware übertragen. Der große Vorteil liegt darin, dass Änderungen am simulierten Modell unmittelbar auch im CAD-System zur Verfügung stehen. Somit entfällt das redundante Ändern des Modelles und allen Mitgliedern des mechatronischen Teams steht jederzeit die aktuellste Version als Arbeitsgrundlage zur Verfügung. industrialPhysics verfügt derzeit über Schnittstellen zu den gängigsten CAD-Systemen wie SolidWorks, Inventor, Solidegde, Pro/E und auch IronCAD. Weitere Schnittstellen sind geplant. Neben der Anbindung der diversen CAD-Systeme sind verschiedene interne und reale Steuerungen von beispielsweise Beckhoff, Siemens, B&R, Schneider Electric, Rockwell, Bosch Rexroth über TCP/IP oder auch über Feldbussysteme wie Profinet oder Ethernet/IP angebunden. Auch verfügt industrialPhysics über eine ePlan-Schnittstelle. Zusätzlich steht den Nutzern eine Bibliothek von Robotermodellen von z.B. Kuka, Fanuc, Stäubli, ABB, Yaskawa und Denso zur Verfügung sowie die integrierte Anbindung von realen Robotersteuerungen wie z.B. ABB oder Stäubli. Mithilfe der Vielzahl der angebundenen Systeme und Steuerungen ist es für den Konstrukteur schnell möglich, den digitalen Zwilling der geplanten Maschine zu generieren. Die Kosten für die Lizenz und die Wartung der Simulationssoftware amortisieren sich dabei zügig, meist schon mit dem ersten Projekt. Man bedenke nur die Kosten einer problematischen realen Inbetriebnahme, die sich durch die virtuelle Inbetriebnahme vermeiden lassen.

Welche Vorteile hat der Einsatz des digitalen Zwillings?

In einer von Machineering durchgeführten Feldstudie ergaben sich folgende Wettbewerbsvorteile für Unternehmen:

  • • Verkürzung der Zeit für die Inbetriebnahme um bis zu 75 Prozent
  • • Verringerung der Gesamtdurchlaufzeit um ca. 15 Prozent
  • • Steigerung der Softwarequalität um mehr als 40 Prozent
  • • Senkung der Kosten

Denn durch die Simulationssoftware industrialPhysics werden Planungs-, Realisierungs- und Ablaufprozesse exakt dargestellt. Vor allem in der Entwicklungsphase ermöglicht die Simulationssoftware als Plattform einen schnellen Informationsaustausch und eine effektive Kommunikation innerhalb des mechatronischen Teams. Darüber hinaus können durch den Einsatz von industrialPhysics mögliche Veränderungen an den Abläufen des Unternehmens getestet und die Auswirkungen in der virtuellen Welt analysiert werden, ohne Veränderungen an der realen Maschine vornehmen zu müssen. Arbeitsgeschwindigkeiten, Maschinentaktzeiten und Materialfluss lassen sich so visualisieren und optimieren. Und nicht nur im Produktionsprozess profitieren die Anwender von den vereinfachten Abläufen durch den Einsatz der Software.

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