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Virtuelle Inbetriebnahme

Traumhafte Aussichten dank digitalem Zwilling

Schnell und flexibel auf die Anforderungen der Verpackungsindustrie reagieren – kein Problem für Tronrud Engineering. Der norwegische Maschinenhersteller konnte in Teamarbeit mit Siemens die Konstruktions- und Montagezeiten einer besonders flexiblen und schnellen neuen Verpackungsmaschine halbieren.

Hoch in den Wolken mit einer traumhaften Aussicht auf die malerischen Landschaften Norwegens können die Gedanken schon einmal abschweifen. Für Olav Tronrud bedeutet der Flug in seinem Hubschrauber mehr als einfach nur eine Reise von A nach B. Für den CEO des norwegischen Maschinenbauers Tronrud Engineering ist er auch eine gute Möglichkeit, die Perspektive zu wechseln: „Auf einem Flug ändert sich unsere Denkweise. Dadurch kommen wir auf neue Ideen.“, erklärt Tronrud. Eine davon führte zu der weltweit schnellsten Verpackungsmaschine. 

Doppelte Geschwindigkeit bei gleicher Größe

Die Neuentwicklung entstand aus den anspruchsvollen Herausforderungen, die Kunden aus der Verpackungsindustrie meistern müssen: verkürzte Markteinführungszeiten, verbesserte Flexibilität und Effizienz und erhöhte Produktqualität. Benötigt werden daher vor allem schnell arbeitende und flexible Maschinen, die eine rasche Produktumstellung ermöglichen. „Die Entwicklung der neuen Verpackungsmaschine begann mit einem Vorführmodell, das mit NX Mechatronics Concept Designer (MCD) und TIA Portal erstellt wurde“, erklärt Kjell Erik Meier, Programming Engineer von Tronrud Engineering. So konnten sich interdisziplinäre Projektteams aus verschiedenen Geschäftsbereichen zusammensetzen und die Entwicklung gleichzeitig vorantreiben. „Wenn wir parallel am Design, der Mechanik und der Programmierung arbeiten, lässt sich die Markteinführungszeit drastisch verkürzen. Bei einem anderen Projekt konnten wir damit rund 20 Prozent beziehungsweise zwei Monate einsparen“, erklärt Erik Hjertaas, General Manager Packaging Technology bei Tronrud Engineering.

Schnell war klar: An der neuen Maschine müssen grundlegende Veränderungen vorgenommen werden, um sie wesentlich schneller zu machen. Ziel war der Bau einer Maschine, die 300 Schlauchbeutel pro Minute in Kartons packen kann – anstatt des derzeitigen Industriestandards von 160 Beuteln. Und das, ohne mehr Platz zu beanspruchen als die vorherigen Maschinenmodelle. Gleichzeitig war auch ein hohes Maß an Flexibilität gefordert: Die Maschine sollte in der Lage sein, Beutel und Kartons verschiedener Größen verarbeiten zu können. Sinamics-Servoantriebe und eine fehlersichere Simatic-Technologie-Steuerung von Siemens ermöglichten letztlich die schnelle und platzsparende Auslegung einer Maschine, die unterschiedliche Verpackungen handhaben kann. 

Dank der virtuellen Inbetriebnahme sparte Tronrud Engineering ordentlich Zeit

Der digitale Zwilling ermöglicht Parallelisierung

Durch den Einsatz eines digitalen Zwillings der neuen Maschine konnten Designer, Ingenieure und Programmierer gleichzeitig am selben Projekt arbeiten und ihre Meinungen und Erfahrungen kontinuierlich austauschen. So gelang es Tronrud Engineering die Montagezeiten, den Konstruktionsaufwand und die Programmierzeit um insgesamt 50 Prozent zu reduzieren. Auch die reale Inbetriebnahme der echten Maschine gelang dank der virtuellen Inbetriebnahme mit NX MCD deutlich schneller. Tor Morten Stadum, PLM Manager bei Tronrud Engineering, bringt die Vorteile der parallelen Ausführung von Entwicklungsschritten in einem interdisziplinären Team auf den Punkt: „Wir haben die Designphase um rund zehn und die Inbetriebnahme um 20 bis 25 Prozent verkürzt.“

Da die Maschine mit all ihren Bestandteilen in vollständig virtuellen Umgebungen konzipiert wurden, konnten die digitalen Zwillinge zur Simulation ihres Verhaltens und zum Testen des Zusammenspiels einzelner Komponenten genutzt werden. Kollisionen traten dadurch nur am Computer auf – ohne etwas in der Praxis zu beschädigen. Weitere Effizienzgewinne wurden mit TIA Portal erzielt: „Es ist toll, dass wir in derselben Softwareumgebung über Visualisierung, Steuerung und Antriebstechnologie verfügen“, sagt Kjell Erik Meier, der für die virtuelle Inbetriebnahme der neuen Maschine verantwortlich war. 

Zusätzlich erleichtert MindSphere, das cloudbasierte, offene IoT-Betriebssystem von Siemens, Tronrud Engineering die Dokumentation und Datenanalyse. Aus den Maschinendaten entsteht der digitale Zwilling der Performance, aus dem sich neue Erkenntnisse ableiten lassen, mit denen die Maschinen weiter optimiert und vorausschauende Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden können. Diese wiederum kann das Unternehmen seinen Kunden als neuen Dienst anbieten. Laut Olav Tronrud wird sich Tronrud Engineering auch weiterhin auf neue Möglichkeiten für mehr Wettbewerbsfähigkeit konzentrieren: „Digitalisierung ist eine enorme Chance. Es geht darum, keine Angst vor Herausforderungen zu haben, sondern vielmehr den Vorteil zu nutzen, der es uns ermöglicht, Mehrwert zu schaffen.“