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.“



  • T-Systems und Google arbeiten an souveräner Cloud

    T-Systems und Google arbeiten an souveräner Cloud

    Gemeinsam wollen T-Systems und Google Cloud ab Mitte 2022 eine souveräne Cloud für Deutschland zur Verfügung stellen. Der Betrieb der Cloud unterliegt dabei der Kontrolle von T-Systems.

    mehr lesen: T-Systems und Google arbeiten an souveräner Cloud

  • Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley arbeiten zusammen

    Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley arbeiten zusammen

    Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley wollen gemeinsam die herstellerübergreifende Integration in der Verpackungsindustrie realisieren. Die Schwerpunkte der Zusammenarbeit liegen auf Master Data Management, Plant Analytics und Predictive Maintenance.

    mehr lesen: Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley arbeiten zusammen

  • Pepperl+Fuchs übernimmt Aava

    Pepperl+Fuchs übernimmt Aava

    Das finnische Unternehmen Aava gehört ab sofort zur Pepperl+Fuchs-Gruppe. Das Unternehmen bietet u.a. Tablet Computer für die Industrie ab.

    mehr lesen: Pepperl+Fuchs übernimmt Aava

  • Manufacturing Execution-Systeme im Vergleich

    Manufacturing Execution-Systeme im Vergleich

    Der vom Trovarit Competence Center MES in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und dem VDI herausgegebene ’Aachener Marktspiegel Business Software – MES/Fertigungssteuerung 2021/2022‘, untersucht das Angebot…

    mehr lesen: Manufacturing Execution-Systeme im Vergleich

  • Weniger Kurzarbeit im August

    Weniger Kurzarbeit im August

    In Deutschland waren im August nach Angaben des Ifo Instituts 688.000 Menschen in Kurzarbeit, ein deutlicher Rückgang im Vergleich zum Vormonat. Die Lieferengpässe in der Industrie hatten demnach kaum Auswirkungen…

    mehr lesen: Weniger Kurzarbeit im August

  • Konjunkturerwartungen gehen zurück

    Konjunkturerwartungen gehen zurück

    Zum vierten Mal in Folge haben die ZEW-Konjunkturerwartungen ein Minus verzeichnet. Der Index lag in der September-Umfrage bei 26,5 Punkten nach 40,4 Punkten im Vormonat. Die aktuelle Lage wird jedoch…

    mehr lesen: Konjunkturerwartungen gehen zurück

  • Bestellungen im Maschinenbau im Juli steigen kräftig

    Bestellungen im Maschinenbau im Juli steigen kräftig

    Die Auftragsbücher im Maschinen- und Anlagenbau haben sich wegen der guten Weltkonjunktur und einer schwachen Vorjahresbasis auch im Juli kräftig gefüllt.

    mehr lesen: Bestellungen im Maschinenbau im Juli steigen kräftig

  • Ifo-Exporterwartungen sinken im August

    Ifo-Exporterwartungen sinken im August

    Die Ifo-Exporterwartungen sind im August gesunken. In einigen Branchen gingen die Erwartungen dabei deutlich zurück, in der Automobilindustrie zeigen sich die Unternehmen jedoch optimistischer.

    mehr lesen: Ifo-Exporterwartungen sinken im August

  • Fortschritt bei künstlicher Intelligenz

    Fortschritt bei künstlicher Intelligenz

    Laut aktuellem KI-Monitor von BVDW und IW Köln kommt das Thema Künstliche Intelligenz in Deutschland voran. Die Wirtschaft ist dabei der größte Treiber — alle Betrachtungsindikatoren haben sich in diesem…

    mehr lesen: Fortschritt bei künstlicher Intelligenz

  • Digital Twins helfen bei Neuorganisation

    Digital Twins helfen bei Neuorganisation

    Industrieunternehmen organisieren sich neu, so eine Sopra Steria-Studie. Und das betrifft nicht nur interne, sondern auch externe Abläufe. Dabei spielt auch der Einsatz des digitalen Zwillings eine Rolle.

    mehr lesen: Digital Twins helfen bei Neuorganisation

  • Dibac wird Teil der GUS Group

    Dibac wird Teil der GUS Group

    Mit Dibac hat die GUS Group zum 1. August einen auf Farben- und Lacke-Industrie spezialisierten ERP-Anbieter übernommen.

    mehr lesen: Dibac wird Teil der GUS Group

  • Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

    Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

    Sozialpartner aus der Metall- und Elektroindustrie setzen neue Standards für die Weiterbildung der Mitarbeiter. Diese betreffen insgesamt sieben Handlungsfelder.

    mehr lesen: Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung