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industrialPhysics: CAD-nahe Fabrikplanung
Die digitale Fabrikplanung kann nicht nur für die Planung der Hallen eingesetzt werden. Auch andere Bereiche in Fertigungsunternehmen können davon profitieren. Dazu gehört die Konstruktion der Produkte genauso, wie die Konstruktion der Anlagen. Neuere Softwarepakete, wie zum Beispiel industrialPhysics, von der machineering GmbH & Co. KG vereinfachen dabei die Modellbildung, sowie die Änderung der Modelle, was wiederum die Entwicklungszeit deutlich verkürzt.
Fabrikplanung war früher das 2D-Layout von Hallen. Hier hat man ‚Kästchen‘ hin und her geschoben, fast wie bei der privaten Wohnzimmerplanung. In den Kästchen stand die Maschinen- oder Fördereinrichtungsbezeichnung.
Mit der Einführung von CAD wurde das dann auf den Computer übertragen, mit dem Vorteil einer leichteren Änderbarkeit.
Seit man 3D kann und dieses auch schnell genug auf dem Rechner abläuft, begann auch die Entwicklung einer realistischen digitalen Fabrikplanung. Bald hat man den Einzelteilen ‚das Laufen‘ beigebracht – es wurde ein Fertigungsbetrieb simuliert.
 Echtzeitfähiges Simulationsmodell in industrialPhysics, abgeleitet aus dem CAD-Modell.
So ähnlich macht man das auch heute noch, nur sind die Modelle sehr viel intelligenter geworden und ihr Aufbau einfacher. Im Grunde ist es möglich, alle Teile einer Anlage objektorientiert anzulegen und die Eigenschaften der Objekte durch eine Liste von Eigenschaften zu bestimmen.
Umfassende Einsatzmöglichkeiten
Die Modelle der Digitalen Fabrik umfassen heute:
- Die Mechanik (aus dem CAD-System)
- Die Kinematik (muss hinzugefügt werden)
- Die Steuerungen (real, als Hardware in the Loop oder als virtuelle Steuerung) und
- Die Anwendungssoftware.
Sind diese Komponenten erstellt, kann die Virtuelle Anlage für verschiedene Aufgaben genutzt werden:
- Für die Einrichtung und Optimierung der Fabrik selbst
- Für die Konstruktion der Komponenten
- Für die Optimierung der zu produzierenden Werkstücke (z. B. hinsichtlich Kosten)
- Für die Virtuelle Inbetriebnahme, welche zeitraubende Tätigkeiten aus der realen Inbetriebnahme mit der Montage und Fertigung parallelisiert
- Für die Schulung der Anlagenbediener
- Ggf. für den Vertrieb einer solchen Anlage und
- Für den Service.
Dieser umfassenden Tragweite sind sich die meisten potenziellen Anwender zwar meist bewusst, schaffen es aber nicht die unternehmensweite Synergie herzustellen. Dennoch funktioniert es, wie Unternehmen, die es schon tun, immer wieder bestätigen, darunter die Firmen Bosch oder auch Danieli Automation aus Italien.
 Palletier-Roboter an einer Förderstrecke.
Einfache Modellbildung beschleunigt die Planung und Optimierung
Eine genaue Modellbildung ist die Voraussetzung für gute Simulationsergebnisse. Die Mechanik der Modelle kann beispielsweise aus den CAD-Systemen entnommen werden. Es ist aber auch möglich, abstrahierte Modelle ‚nachzubauen‘, als Katalogteile abzulegen, um Standardkomponenten (z. B. einen Gabelstapler) zu ergänzen und dann die verschiedenen Anlagen aufzubauen. Wie sich ein Teil dabei verhält, muss ihm jedenfalls gesagt werden, auch bei jeder Änderung. Das kostet Zeit und stört auch die Interaktion zwischen den Disziplinen.
Um diesem Umstand abzuhelfen ist die machineering GmbH & Co. KG in München einen anderen Weg gegangen: Mit ihrem Produkt ‚industrialPhysics‘ gelingt es, dass sich jede Komponente in der Simulationsumgebung so verhält wie in der Realität. Es muss ihr nicht extra ‚gesagt‘ werden. Durch diese innovative Simulationstechnologie, lassen sich komplexe Anlagen und Roboter schnell und einfach simulieren und Testläufe der erstellten SPS-Programme genau überprüfen.
Bei industrialPhysics lassen sich die Simulationsmodelle direkt aus den CAD-Daten erstellen und auch die Kinematik wird auf der CAD-Seite abgespeichert. Konstruktion und Simulation bleiben direkt und ohne Zusatzaufwand miteinander verknüpft, das heißt, wird etwas an der Konstruktion geändert, fließt dieses auch direkt in die Simulation mit ein. Dank der einzigartigen machineering-Physiksimulation interagieren Prozessgut und Maschinenkinematiken. Kollision, Stau, Abprallen, Umfallen usw., der Materialfluss und das Verhalten der Anlage werden realistisch und in Echtzeit visualisiert.
„Genau damit wird die Zusammenarbeit der Disziplinen erleichtert, zudem entsteht ein Zeitgewinn“, wie Dr. Georg Wünsch, Gründer und Leiter der Entwicklung, betont.
Eine direkte Schnittstelle besteht zu den CAD-Systemen SolidWorks, Inventor, Solid Edge, Ironcad.
 Pick and Place Scenario innerhalb einer Simulation.
Bei allen anderen Systemen kann eine Kopplung über STEP erfolgen. Wobei dann natürlich der hier geschilderte Komfort eingeschränkt ist: „An Schnittstellen zu Catia und NX wird derzeit gearbeitet“, wie Dr. Wünsch versichert, was sicher hilfreich für die Automobilindustrie ist.
Steuerungscode aus dem Modell generieren
Mit Hilfe von industrialPhysics entstehen schrittweise ablauffähige Modelle inklusive der Steuerungslogik. Daraus kann der Code für Industriesteuerungen abgeleitet werden:
- Codegenerierung für zahlreiche SPS-Typen (z. B. Siemens, Pack Drive, B&R, Rockwell, Schneider Electric, Beckhoff…)
- Ausgabe des Codes als strukturierter Text nach IEC 61131
- Direktvarianten für Siemens S7-SCL und CoDeSys ST
Zusammenfassung
Mit der innovativen Simulationslösung von machineering lassen sich Entwicklung, Konstruktion und Steuerungsprogrammierung zu einem sehr frühen Zeitpunkt und damit kostensparend absichern (Virtual Prototyping). Zudem kann man den Materialfluss und die Leistung von zukünftigen Anlagen vertriebswirksam visualisieren und über eine virtuelle Inbetriebnahme die hohen Kosten der klassischen Inbetriebnahme drastisch um bis zu 75 Prozent senken.
Über die machineering GmbH & Co. KG
Die machineering GmbH & Co. KG mit Sitz in München entwickelt innovative Softwarelösungen für die Echtzeit-Materialfluss- und Robotersimulation. Das Unternehmen wurde 2007 als Spin-off aus dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der TU München gegründet. Mittlerweile hat machineering 8 Mitarbeiter und ist im europäischen Raum tätig. Bedeutende Kunden sind u.a. sind unter anderen AEM, sinLippert, Schmid Maschinenbau, Bosch Packaging, Krones und Danieli Automationd… und beweisen, dass die Lösung in unterschiedlichsten Branchen eingesetzt werden kann.
www.machineering.de
-Karl Obermann-
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