Interaktives 3D-HMI für die reale Maschine

Die Bedienung der Anlage erfolgt am Bildschirm mit dem digitalen Zwilling.
Die Bedienung der Anlage erfolgt am Bildschirm mit dem digitalen Zwilling. – Bild: IGM Robotersysteme AG

Ein Merkmal der IGM Roboteranlagen ist die anwendungsspezifische, einfache Programmiertechnik. Die Roboter in Ausführung mit sechs bis acht Achsen werden vorwiegend hängend montiert, womit sich der Arbeitsbereich für größere Werkstücke besser nutzen lässt. Über ein integriertes Wechselsystem lassen sich neben der Hauptaufgabe Schweißen auch leichte Handhabungsvorgänge und mit dem Schweißen verbundene Nebentätigkeiten wie Vorwärmen und Brennschneiden durchführen. „Die Steuerung unserer Roboter ist vollständig digital“, sagt Otto Auer, Leiter Steuerungstechnik bei IGM Robotersysteme. Das soll eine rasche Reaktion durch die schnelle Busverbindung ermöglichen, die Wiederholbarkeit der Funktionen und eine dauerhaft hohe Qualität. Zudem sollen so Diagnosemöglichkeit des gesamten Steuerungssystems eingerichtet werden, ohne zusätzliche Spezialinstrumente zu benötigen. Seit etwa einem Jahr setzt das Unternehmen die Software Twin ein. Früher kam es vor, dass Mitarbeiter bei Störungen bis zu 1.000 Seiten Dokumentation durchblättern mussten. Da das 3D-HMI (Human Machine Interface) die Anlage nahe der Realität abbildet, genügt heute oft ein Klick auf die Komponente auf dem Touchscreen und die betreffenden Dokumente werden angezeigt. Mit dem System kann IGM auch die Bewegung der Schweißroboter, die abgeschirmt innerhalb der Zelle im Automatikbetrieb laufen, live am Bildschirm verfolgen.

Tests oft aufwendig

Mit den Schweißanlagen von IGM werden Zugkomponenten, Baggerteile, Schiffsteile, Kräne geschweißt – Werkstücke zwischen 500kg und 50t. Probeläufe vor und bei der Inbetriebnahme sind aufwendig. Vor der Einführung von Twin erstellte ein Programmierer ein provisorisches Steuerungsprogramm parallel zur Herstellung der Maschine, das im Vorfeld nur rudimentär getestet werden konnte. Das Zusammenspiel aller Steuerungsebenen, Maschinenbereiche etc. musste später oft unter Zeitdruck an der realen Maschine beim Betreiber getestet werden. Da nicht alle Szenarien vollständig und vor allem im Dauerbetrieb getestet werden konnten, erforderte dies oft langwierige und kostspielige Inbetriebnahmearbeiten, die den Produktionsbeginn verzögerten. Mit Twin entwickeln die Ingenieure das SPS-Programme bereits in der Designphase am Modell und testen sie. So finden sie bereits früh mögliche Ansatzpunkte für ein verbessertes Anlagenkonzept.

Aufruf der Anlagendokumentation vom digitalen Zwilling
Aufruf der Anlagendokumentation vom digitalen Zwilling – Bild: IGM Robotersysteme AG

Ein digitaler Zwilling entsteht

In der nächsten Phase, wird die Maschine anhand der konstruierten 3D-CAD-Daten der Bauteilkomponenten als digitaler Zwilling nachgebildet. Dazu steht eine Bibliothek an Softwaremodulen zur Verfügung, mit denen die Programmierung der Steuerungen erweitert werden kann. Um diese Steuerungssoftware zu schreiben und zu testen, wird die virtuelle Maschine an die notwendigen Steuerungen angebunden. Die digital gespiegelte Maschine besitzt die gleiche Aktorik und Sensorik wie das reale Pendant. Die angebundenen Steuerungssysteme sehen hier keinen Unterschied zur realen Maschine. So lässt sich die neue Anlage in Echtzeit simulieren, mit allen Abläufen bei möglicherweise unterschiedlichen Taktzeiten von Maschinen und Logistikeinrichtungen. Haben Anwender weitere Funktionswünsche, können diese ebenfalls integriert und getestet werden.

Unabhängig von der Hardware

Die Möglichkeit der virtuellen Inbetriebnahme ermöglicht einen Entwicklungsprozess unabhängig von der Hardware. Maschinenbauer können Abläufe parallel zum Bau der Anlage testen und Änderungen durchführen. Das bringt Sicherheit in den kompletten Entwicklungszyklus der Maschine. Die späteren Bediener haben zudem die Möglichkeit, bereits am animierten Modell zu arbeiten bzw. zu trainieren. Treten dabei Probleme auf, kann darauf reagiert werden. Ferner wird die Steuerungssoftware bereits getestet auf die Anlage migriert. Dann noch nötige Anpassungen vor Ort sind oft kürzer und verzögern somit die Produktion weniger. Bei der Fertigung neuer oder veränderter Produkte muss eine bestehende Anlage aufwendig adaptiert werden. Mit der Software können die Änderungen am 3D-Modell getestet werden. Adaptierte Maschinen können so schneller den Betrieb aufnehmen. Für einen anstehenden Retrofit lassen sich die Modelle bestehender Maschinenmodule übernehmen, virtuell mit den neuen verbinden und anpassen, was Kosten und Zeit spart.

Effizienter Maschinenbau

Mit Twin testet IGM, welche Aktoren und Sensoren wirklich gebraucht werden und wie Geschwindigkeiten oder Taktzeiten für eine möglichst effiziente Fertigung aufeinander abstimmt werden müssen – ohne Versuchsaufbauten. Außerdem lässt sich die Sicherheitseinrichtung der Anlage optimieren, indem auch Zustände und Abläufe, die im Maschinenalltag wahrscheinlich nie auftreten, simulieren werden. Die Software wirkt sich auch in Marketing und Vertrieb aus. Kunden sehen die Anlage als Simulation, anstatt auf Papier. „Zudem verlagert sich die Zeit der Inbetriebnahme beim Kunden ins Engineering, was große Kosteneinsparungen mit sich bringt“, sagt Auer: „Uns hat diese Art der Inbetriebnahme hat ca. 40 Prozent Zeitersparnis gebracht, was rund 160 Arbeitsstunden mit den entsprechenden Personalkosten entspricht. Man kann Arbeiten vorziehen und die Software testen, während die Anlage gebaut wird.“



  • Fünf IT-Trends für 2022

    Fünf IT-Trends für 2022

    Auch 2022 werden sich die IT-Systeme von Unternehmen weiterentwickeln. Oliver Rozić, Vice President Product Engineering bei Sage, weiß wie und welche Trends dabei eine Rolle spielen könnten.

    mehr lesen: Fünf IT-Trends für 2022

  • Digitalisierungsschub überdauert die Pandemie

    Digitalisierungsschub überdauert die Pandemie

    Unternehmen gehen digital gestärkt ins dritte Corona-Jahr, so das Ergebnis einer Bitkom-Befragung unter 602 Unternehmen. Demnach will die große Mehrheit ihre Digitalisierungs-Projekte fortsetzen. Diese Aufbruchsstimmung müsse genutzt werden, so Bitkom-Präsident…

    mehr lesen: Digitalisierungsschub überdauert die Pandemie

  • Mittelmaß bei der Digitalisierung

    Mittelmaß bei der Digitalisierung

    Im internationalen Vergleich belegt Deutschland bei der Digitalisierung keine Spitzenposition, sondern tendiert eher zum Mittelfeld. So zumindest legt es eine Studie des Ifo Instituts nahe. Demnach sei nicht nur die…

    mehr lesen: Mittelmaß bei der Digitalisierung

  • Bauteilschwingungen Vorhersagen

    Bauteilschwingungen Vorhersagen

    Bauteilschwingungen, die bei vielen Fertigungsverfahren entstehen, führen oftmals dazu, dass die Oberfläche des Werkstücks beschädigt wird. Darüber hinaus sind sie ein Grund für erhöhten Werkzeugverschleiß. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT…

    mehr lesen: Bauteilschwingungen Vorhersagen

  • Neue General-Managerin bei DXC

    Neue General-Managerin bei DXC

    Jacqueline Fechner ist neue General-Managerin für die DACH-Region bei DXC Technology und soll künftig die Geschicke des IT-Dienstleisters in Deutschland, Österreich und der Schweiz verantworten.

    mehr lesen: Neue General-Managerin bei DXC

  • Chinesische Hackergruppen zielen auf Lieferketten ab

    Chinesische Hackergruppen zielen auf Lieferketten ab

    Ein Bericht von Venafi zeigt, dass chinesische Hacker-Gruppen gezielt Code Signing-Zertifikate für Angriffe auf Software Supply Chains einsetzen.

    mehr lesen: Chinesische Hackergruppen zielen auf Lieferketten ab

  • IFS ernennt Andreas Kempenich zum DACH-Geschäftsführer

    IFS ernennt Andreas Kempenich zum DACH-Geschäftsführer

    Mit der Ernennung von Andreas Kempenich zum neuen Geschäftsführer für die DACH-Region will der Business-Software-Anbieter IFS die Dynamik in DACH weiter ausbauen.

    mehr lesen: IFS ernennt Andreas Kempenich zum DACH-Geschäftsführer

  • Kooperation von Intranav und German Edge Cloud

    Kooperation von Intranav und German Edge Cloud

    Um Unternehmen verbesserte Ortungsanwendungen für industrielle Umgebungen zu ermöglichen, wollen German Edge Cloud und Intranav zukünftig zusammenarbeiten.

    mehr lesen: Kooperation von Intranav und German Edge Cloud

  • Maschinenexporte nähern sich Vorkrisenniveau

    Maschinenexporte nähern sich Vorkrisenniveau

    Die deutschen Maschinenbauer haben ihre Ausfuhren im dritten Quartal um 8,8 Prozent gegenüber dem Vorjahr gesteigert. Die höchsten Zuwächse verzeichneten dabei Textilmaschinen, Mikroelektronik und Landtechnik.

    mehr lesen: Maschinenexporte nähern sich Vorkrisenniveau

  • Produktionsplaner verdienen am meisten

    Produktionsplaner verdienen am meisten

    Gehalt, Jobchancen, persönliche Talente: Bei der Wahl des Ausbildungsberufs müssen junge Menschen vieles beachten. Eine Auswertung des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) zeigt, welche Berufe für junge Fachkräfte am vielversprechendsten…

    mehr lesen: Produktionsplaner verdienen am meisten

  • MGM Technology Partners übernimmt Clientis

    MGM Technology Partners übernimmt Clientis

    MGM Technology Partners übernimmt die Clientis AG aus dem bayerischen Moosburg. Der SAP-Spezialist arbeitet für Großunternehmen sowie Mittelständler u.a. aus dem Maschinenbau und der Bekleidungsindustrie.

    mehr lesen: MGM Technology Partners übernimmt Clientis

  • AIM-Trendbarometer: AutoID auf gutem Weg

    AIM-Trendbarometer: AutoID auf gutem Weg

    85 Prozent der im AIM-D organisierten AutoID-Anbieter haben für das 1. Halbjahr 2021 eine verbesserte oder gleichgebliebene Geschäftsentwicklung ihrer Märkte gegenüber dem vorangegangenen Halbjahr gemeldet. Das hat der Branchenverband AIM-D…

    mehr lesen: AIM-Trendbarometer: AutoID auf gutem Weg