Profitieren Sie von einer virtuellen Inbetriebnahme mit der Digital Enterprise Suite

Die Digitalisierung eröffnet neue Möglichkeiten, immer komplexere Produkte schneller, flexibler, effizienter und mit optimaler Qualität auf den Markt zu bringen. Möglich wird das durch einen ganzheitlichen Ansatz, der die gesamte Wertschöpfungskette umfasst.

Die Inbetriebnahme einer neuen Produktionsmaschine, Zelle oder Linie ist dabei eine entscheidende Phase im Projektverlauf: Dann zeigt sich, ob das Gesamtsystem aus Mechanik, Elektrik und Automatisierung wie geplant zusammen funktioniert. Ungeplantes Verhalten kann schnell zu Terminverzug und hohen Kosten führen. Mit einer virtuellen Inbetriebnahme wird dieses Projektrisiko drastisch reduziert.

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In einem ersten Schritt wird dazu auf Basis der 3D-Daten ein mechatronisches Modell erstellt, das physikalische und kinematische Eigenschaften der Maschine abbildet. Anschließend wird dieses virtuelle Modell mit dem tatsächlichen SPS-Programm der Realanlage verknüpft und so die gesamte Automatisierung validiert. Je nach Anforderungen kann hierfür ein realer oder virtueller Controller verwendet werden. Durch die Kombination dieser beiden Simulationsmodelle entsteht ein Digitaler Zwilling der realen Anwendung, mit dessen Hilfe die Maschine simuliert, validiert und optimiert wird, bis das gewünschte Verhalten erzielt ist. In diesem vollständig virtuellen Umfeld erfolgen die Tests absolut risikolos. Alle gewonnenen Erkenntnisse sowie entdeckte Fehler können zur Optimierung genutzt werden, bevor die reale Produktion beginnt. Dadurch sinken bei der realen Inbetriebnahme Zeitaufwand, Risiken und Kosten.

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Nicht identifizierte Fehler erhöhen die Kosten um Faktor 10 je Prozessschritt.

Fehler möglichst früh beseitigen

Wie wichtig es ist, mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen, beschreibt die Six-Sigma-Methode. Sie hilft bei der Berechnung von auftretenden Fehlerquoten innerhalb eines Geschäftsprozesses. Zentrale Erkenntnis: Unerkannte Fehler pflanzen sich entlang der Wertschöpfungskette fort. Je später ein Fehler entdeckt wird, desto teurer ist seine Beseitigung – die Kosten verzehnfachen sich pro Entwicklungsabschnitt. Daher ist das Potenzial der virtuellen Inbetriebnahme so groß – für Maschinen- und Anlagenbauer ebenso wie generell für produzierende Unternehmen.

Neue Wege beschreiten

Schnell und sicher zur produktiven Maschine

Die Entwicklung einer kompletten Maschine birgt zahlreiche Risiken, welche die termingetreue Produktionseinführung der Maschine gefährden. Warum also mit der disziplinübergreifenden Verifikation der Maschine bis zur fertigen Montage warten? 

Die virtuelle Inbetriebnahme von Siemens ermöglicht die frühzeitige Durchführung von Maschinen-Inbetriebnahmetests in einer virtuellen Umgebung. Was-wäre-wenn-Szenarios können risikofrei geprüft, die Fehlerquote beim Engineering gesenkt und die Sicherheit validiert werden – bevor die reale Maschine überhaupt existiert. 

Die in der virtuellen Umgebung erkannten Fehler oder Probleme verursachen keine teuren Reparaturen und können schnell und effizient behoben werden. Zudem kann die Montagezeit einer Maschine vor der Inbetriebnahme für Tests und Fehlerbeseitigungen des SPS-Codes genutzt werden. Das ermöglicht die effiziente und flexible Nutzung von Ressourcen. 

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Die Tests und Simulationen mit Hilfe der virtuellen Inbetriebnahme sorgen für einen nahtlosen Übergang zur realen Maschineninbetriebnahme. Dadurch wird die besonders kostenbindende, risikoreiche und somit langsam durchzuführende Phase der Inbetriebnahme verkürzt. Komplexe und große Maschinen, deren Verifikation häufig erst vor Ort beim Kunden möglich ist, können vorab mit einem Digitalen Zwilling der Fertigungslinie des Kunden getestet werden. Mit Hilfe der virtuellen Inbetriebnahme von Siemens lassen sich so teure Schäden an der realen Maschine vermeiden. Insgesamt reduziert das die Inbetriebnahmezeit an der realen Maschine um bis zu 70 Prozent.

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Durch die Vernetzung und Parallelisierung von Design, Konstruktion und Programmierung erlauben die Simulationen und Tests vor der echten Inbetriebnahme eine gründliche Optimierung der Produktionssysteme und -prozesse. Auch die Ideenfindung von Produkten der nächsten Generation profitiert von der gewonnen Flexibilität und Effizienz.

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Der Aufbau der digitalen Modelle erfolgt besonders effizient mit Hilfe des Mechatronic Concept Designers. Dieser bietet viele Möglichkeiten zur zeitsparenden Erstellung digitaler Modelle für die virtuelle Inbetriebnahme. Hierzu zählt die Wiederverwendung von mechatronischen Komponenten, Verknüpfung von Komponenten und deren Kinematisierung. 

 

Dank Simulationen können diese Modelle schon früh zur Untersuchung von alternativen Lösungen genutzt werden oder auch zur Konzeptabsicherung mit der realen Steuerung gekoppelt werden. Diese Anbindung kann mit der realen Steuerung (SIMATIC, SINUMERIK) oder mit der virtuellen Steuerung (PLCSIM Advanced) erfolgen. Durch die Verwendung des echten SPS-Codes erhält man eine besonders realistische Simulation, sogar in frühen Entwicklungsphasen.

 

Der Digitale Zwilling kann nicht nur für die virtuelle Inbetriebnahme eingesetzt werden, sondern auch für das Training der Maschinenbediener. Sie können sich mit der Handhabung und dem Human Machine Interface (HMI) vertraut machen, bevor die Maschine oder Anlage physikalisch läuft. Somit lassen sich Einarbeitungszeiten an der Maschine reduzieren.

Einheitliche Datenbasis

Ein Portfolio für alle Entwicklungsschritte

Möglich wird die virtuelle Inbetriebnahme durch eine durchgängige Datenbasis. Angefangen vom Design über die Konstruktion bis zur Automatisierung müssen die virtuellen Abbilder – die so genannten Digitalen Zwillinge – der Komponenten sich untereinander austauschen können. 

Durch die konsequente Verbindung der Konstruktion mit den Software-Tools für das Product Lifecycle Management (PLM) und der Automatisierungskomponenten von Totally Integrated Automation (TIA) macht Siemens genau das möglich. Dieses vollständige und durchgängige Portfolio bietet einzigartige, vielfältige Validierungsmöglichkeiten.  

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Je länger bei einer Inbetriebnahme an der realen Maschine gearbeitet werden muss, desto länger steht das Geld gebunden in der Halle. Deshalb ist jede einzelne Tätigkeit, die wegfällt, weil wir sie vorab am Digitalen Zwilling erledigen können, ein Gewinn.

Michael Maier, Geschäftsführer Maier Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG

 

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Durchgängig integrierte Lösungen

Das durchgängig integrierte Lösungsangebot von Siemens unterstützt die virtuelle Inbetriebnahme vom Design über die Automatisierung bis zur Werkzeugmaschine in den Produktionsanlagen. Auf Basis eines gemeinsamen Datenmodells entstehen digitale Zwillinge von Produkt und Produktion, die anhand von Simulationen und Tests fortlaufend optimiert werden können.

Angebote für die Konstruktion

Portfolio für die Automatisierung