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.“



  • Dirk Didascalou wird CTO bei Siemens Digital Industries

    Dirk Didascalou wird CTO bei Siemens Digital Industries

    Siemens Digital Industries bekommt einen neuen CTO. Dirk Didascalou soll zum 1. September neuer Technikchef werden.

    mehr lesen: Dirk Didascalou wird CTO bei Siemens Digital Industries

  • Unveränderte Geschäftslage und Optimismus für 2021

    Unveränderte Geschäftslage und Optimismus für 2021

    Die Wirtschaft blickt überwiegend optimistisch in die Zukunft: Knapp 40 Prozent der Unternehmen wollen laut der jüngsten Konjunkturumfrage des Instituts der deutschen Wirtschaft 2021 im Vergleich zu 2020 mehr produzieren.

    mehr lesen: Unveränderte Geschäftslage und Optimismus für 2021

  • Künstliche Intelligenz erklärbar machen

    Künstliche Intelligenz erklärbar machen

    Künstliche Intelligenz hat meistens Black-Box-Charakter. Doch nur Transparenz kann Vertrauen schaffen. Um die jeweiligen Lösungswege künstlicher Intelligenz zu erklären, gibt es spezielle Software-Lösungen. Eine Studie des Fraunhofer IPA hat die…

    mehr lesen: Künstliche Intelligenz erklärbar machen

  • Quantencomputing wird zum Wettbewerbsvorteil

    Quantencomputing wird zum Wettbewerbsvorteil

    Quantencomputer können komplexe Berechnungen schneller durchführen als beispielsweise heutige Superrechner. Wie eine Befragung des Bitkom zeigt, verspricht sich die deutsche Wirtschaft viel von der Technologie.

    mehr lesen: Quantencomputing wird zum Wettbewerbsvorteil

  • Künstliche Intelligenz für kleine und mittlere Unternehmen

    Künstliche Intelligenz für kleine und mittlere Unternehmen

    Künstliche Intelligenz auch für KMUs nutzbar machen. Das ist das Ziel des Modellprojekts ’KI-Transfer Plus’

    mehr lesen: Künstliche Intelligenz für kleine und mittlere Unternehmen

  • Weniger Daten für geringere Emissionen

    Weniger Daten für geringere Emissionen

    Weltweit entstehen 6,4Mio.t CO2 durch den Speicherbetrieb in Rechenzentren. Dabei werden viele der gespeicherten Daten gar nicht mehr gebraucht – es handelt sich um sogenannte Dark Data.

    mehr lesen: Weniger Daten für geringere Emissionen

  • Cosmo Consult startet Geschäftsbereich ’Business Design’

    Cosmo Consult startet Geschäftsbereich ’Business Design’

    Seit April hat die Cosmo Consult-Gruppe einen neuen Geschäftsbereich gestartet. In diesem sollen Beratungsleistungen für Digitalisierungsprojekte gebündelt werden.

    mehr lesen: Cosmo Consult startet Geschäftsbereich ’Business Design’

  • Neuer Vertriebsleiter bei Creaform

    Neuer Vertriebsleiter bei Creaform

    Pierre Tanguy übernimmt bei Creaform die Vertriebsleitung für die DACH-Region und folgt damit auf Stefan Hoheisel.

    mehr lesen: Neuer Vertriebsleiter bei Creaform

  • Intralogistik und Produktion zusammenbringen

    Intralogistik und Produktion zusammenbringen

    Im Projekt BaSynaos wollen Synaos und das DFKI den Datenaustausch zwischen Assets aus der Produktion und der Logistik ermöglichen. Dabei greifen die Forschungspartner auf das im Vorgängerprojekt BaSys 4.0 entwickelte…

    mehr lesen: Intralogistik und Produktion zusammenbringen

  • Investitionen in Werkzeugmaschinen sinken

    Investitionen in Werkzeugmaschinen sinken

    Der Maschinenmarkt für Antriebe könnte bis 2030 jährlich um knapp 3 Prozent schrumpfen, Umsätze mit Werkzeugmaschinen für elektrische Antriebe wachsen hingegen mit mehr 10 Prozent. Dies prognostiziert die Unternehmensberatung McKinsey…

    mehr lesen: Investitionen in Werkzeugmaschinen sinken

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer bei 102,4 Punkten

    IAB-Arbeitsmarktbarometer bei 102,4 Punkten

    Mit 102,4 Punkten verzeichnet das IAB-Arbeitsmarktbarometer den höchsten Stand seit Mai 2019. Das Risiko negativer Effekte durch die aktuelle Infektionslage bleibt jedoch bestehen.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer bei 102,4 Punkten

  • Ressourcenschonender 3D-Druck

    Ressourcenschonender 3D-Druck

    Im Projekt ’BioMe’ wollen die Projektpartner die Anwendung von additiver Fertigung im Automobilbau nachhaltiger gestalten.

    mehr lesen: Ressourcenschonender 3D-Druck