Simulation von Steuerungsprogrammen für den Maschinenbau
98 Prozent digital und vorab
Durchlaufzeiten verkürzen, Abläufe und Prozesse simulieren sowie frühzeitig Konzepte und deren Verifikation bewerten zu können - das sind Anforderungen, denen sich Maschinenbauer stellen müssen, um zukunftsfähig aufgestellt zu sein. Sema als Anbieter von Serien- und Sondermaschinen hat an dieser Stelle auf eine Kombination aus Simulationssoftware und externer Rechner-Hardware gesetzt - mit Erfolg.
Bild: SEMA Maschinenbau GmbHAnfang 2017 beschloss der österreichischen Maschinenbauer Sema, seinen Entwicklungs- und Konstruktionsprozess weiter zu verbessern. Das Unternehmen fertigt Serien- und Sondermaschinen ausschließlich auf Bestellung.
Bild: SEMA Maschinenbau GmbH
Bild: SEMA Maschinenbau GmbHImplementierung der Simulation
Nach der Entscheidung im Sommer 2017 erfolgte die Implementierung und Schulung im Hause Sema. "Nachdem es sich bei IndustrialPhysics um ein umfangreiches Tool handelt, war eine gewisse Einarbeitungszeit für den Einsatz im Unternehmen notwendig ", erinnert sich Weiermair. "Auf Herausforderungen und Verbesserungsvorschläge wurde seitens des Anbieters rasch reagiert." Nachdem eine neue Schnittstelle zur Siemens-Steuerung Sinumerik 840Dsl entwickelt werden musste, gab es eine enge Zusammenarbeit zwischen Sema und Machineering. Auch im Zuge der Lastenhefterstellung für die Anforderungen an die Simulationssoftware wurden zahlreiche Punkte und Neuerungen eingebracht und in den diversen Releases eingearbeitet.
Bild: SEMA Maschinenbau GmbHEinsatz des digitalen Zwillings
"Der Einsatz eines digitalen Zwillings mithilfe einer Simulation lohnt sich für uns wirklich", so Weiermair. "Vor allem als Maschinenbauer mit vielen Varianten, unterschiedlichen Anlagentypen und kleinen Losgrößen." So haben sich die generellen Abläufe in der Konstruktion und Steuerungstechnik bei Sema grundlegend verändert. "Bisher wurde im ersten Schritt eine Maschine in 3D konstruiert, Kollisionskontrollen konfiguriert und das Projekt anschließend an die Elektrotechnik und Steuerungstechnik übergeben. Dort wurde teilweise vorab die Software offline vorbereitet und später die endgültige Maschinensoftware in Verbindung mit der Maschine erstellt", erinnert sich Weiermair. Heute erstellt Sema bereits in der Konstruktionsphase einen digitalen Zwilling basierend auf den CAD-Daten. Der Unterschied zu einem herkömmlichen 3D-Modell besteht darin, dass alle Funktionen und Bewegungen der mechanischen Bauteile wie in der echten Maschine erfolgen und dass Sensoren und Aktoren funktionell aktiv sind. So kann der Maschinenbauer die Simulation des echten sequenziellen Ablaufs durch den digitalen Zwilling mit den tatsächlichen Geschwindigkeiten und Taktzeiten sowie den richtigen Abläufen und Abhängigkeiten durchführen. Im nächsten Schritt wird die echte Maschinensteuerung mit dem digitalen Zwilling verbunden. Damit steht eine zweite Simulationsmöglichkeit des Ablaufs mithilfe des digitalen Zwillings und der echten Software zur Verfügung. Abschließend schaltet Sema vom digitalen Zwilling auf die reale Anlage und retour. Neben der Software setzt das Unternehmen zudem die Field Box 1 von Machineering ein. Ohne diese Hardware wäre keine Anbindung an die verwendete Sinumerik-NC möglich, um die Leistungsfähigkeit der Simulation zu steigern. "Das ist für uns ein entscheidendes Kriterium", betont Weiermair. "Bei der Implementierung waren lediglich die erforderlichen Variablen zu definieren und in die Field Box 1 zu übertragen, um damit arbeiten zu können." Geplant ist, IndustrialPhysics zukünftig auch für Service, Training und Schulung von Kunden an virtuellen Maschinen einzusetzen.
Projektbeispiele und Anwendung
Die Simulationssoftware wurde bei Sema erstmals für eine komplette Produktneuentwicklung in Konstruktion und Steuerungstechnik eingesetzt. Das Ergebnis nach Fertigstellung der Anlage war überraschend: 98 Prozent der Software für die reale Anlage wurden mithilfe des virtuellen Zwillings erstellt. Die Durchlaufzeit verkürzte sich so um zwei Monate. Im Zuge der virtuellen Inbetriebnahme wurde erkannt, dass die Rechenleistung der vorgesehenen Steuerung nicht ausreicht. Sie konnte also schon vorab getauscht werden. In einem weiteren Projekt bei Sema wurde mittlerweile eine Bearbeitungsanlage mit vier Stationen mithilfe von Simulation für die Steuerungstechnik konstruiert.
Durchlaufzeiten verkürzen, Abläufe und Prozesse simulieren sowie frühzeitig Konzepte und deren Verifikation bewerten zu können - das sind Anforderungen, denen sich Maschinenbauer stellen müssen, um zukunftsfähig aufgestellt zu sein. Sema als Anbieter von Serien- und Sondermaschinen hat an dieser Stelle auf eine Kombination aus Simulationssoftware und externer Rechner-Hardware gesetzt - mit Erfolg.
Bild: SEMA Maschinenbau GmbHAnfang 2017 beschloss der österreichischen Maschinenbauer Sema, seinen Entwicklungs- und Konstruktionsprozess weiter zu verbessern. Das Unternehmen fertigt Serien- und Sondermaschinen ausschließlich auf Bestellung.Bild: SEMA Maschinenbau GmbH
machineering GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 10 2019 - 01.10.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
