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.“



  • Lagebericht der IT-Sicherheit

    Lagebericht der IT-Sicherheit

    Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat Mitte Oktober seinen Bericht zur Lage der IT-Sicherheit in Deutschland 2020 veröffentlicht. Dazu erklärt Susanne Dehmel, Mitglied der Bitkom-Geschäftsleitung: „Zu Beginn…

    mehr lesen: Lagebericht der IT-Sicherheit

  • Cognizant erweitert IoT-Portfolio

    Cognizant erweitert IoT-Portfolio

    Mit der Übernahme des IoT-Spezialisten Bright Wolf, will der IT-Dienstleister Cognizant seine Expertise im Bereich Internet of Things erweitern.

    mehr lesen: Cognizant erweitert IoT-Portfolio

  • Schutz von Workstations

    Schutz von Workstations

    Stormshield erweitert seine Produktpalette mit Endpoint Security Evolution. Dabei handelt es sich um eine Lösung zum Schutz von Workstations, die speziell auf aktuelle Cybersicherheitsprobleme zugeschnitten ist.

    mehr lesen: Schutz von Workstations

  • Schutz industrieller Netzwerke und Automatisierungssysteme

    Schutz industrieller Netzwerke und Automatisierungssysteme

    Die Siemens-Netzwerkkomponenten der Scalance-SC-600-Familie zielen auf den Schutz von industriellen Netzwerken und Automatisierungssystemen durch die Segmentierung des Netzwerkes und sichere Kommunikationskanäle ab. Mit dem neuen Modell Scalance SC622-2C präsentiert der…

    mehr lesen: Schutz industrieller Netzwerke und Automatisierungssysteme

  • Stabilisierung, aber noch kein Ende der Krise

    Stabilisierung, aber noch kein Ende der Krise

    In vielen Ländern Europas scheint sich der Arbeitsmarkt zu stabilisieren. Darauf deuten die Zahlen des Europäischen Arbeitsmarktbarometers hin, das nun erstmals veröffentlicht wurde.

    mehr lesen: Stabilisierung, aber noch kein Ende der Krise

  • GBTEC und Proalpha arbeiten zusammen

    GBTEC und Proalpha arbeiten zusammen

    GBTEC und Proalpha haben angekündigt, zukünftig in den Bereichen Process Mining und Business Intelligence zusammenzuarbeiten. Kunden sollen so einen Mehrwert bei der digitalen Transformation erhalten.

    mehr lesen: GBTEC und Proalpha arbeiten zusammen

  • Mehr Schadprogramme, mehr Digitalisierung

    Mehr Schadprogramme, mehr Digitalisierung

    Mehr als eine Milliarde Schadprogramme verzeichnet das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik im aktuellen Lagebericht. Und auch die Corona-Pandemie wirkt sich auf die aktuelle Sicherheitslage aus.

    mehr lesen: Mehr Schadprogramme, mehr Digitalisierung

  • Zwischen digitaler Transformation und steigender Komplexität

    Zwischen digitaler Transformation und steigender Komplexität

    CIOs setzen auf Automatisierung und KI, um wachsende Kluft zwischen begrenzten IT-Ressourcen und steigender Cloud-Komplexität zu überbrücken. Dies geht aus einer Studie von Dynatrace hervor.

    mehr lesen: Zwischen digitaler Transformation und steigender Komplexität

  • Aktuelle Lage verbessert, Erwartungen gehen zurück

    Aktuelle Lage verbessert, Erwartungen gehen zurück

    Die Erwartungen an die wirtschaftliche Entwicklung gehen laut aktueller ZEW-Zahlen im Oktober zurück. Die Einschätzung der aktuellen konjunkturellen Lage hat sich jedoch erneut verbessert.

    mehr lesen: Aktuelle Lage verbessert, Erwartungen gehen zurück

  • Neues Trio an der MPDV-Spitze

    Neues Trio an der MPDV-Spitze

    Die MPDV hat seit Oktober drei neue Geschäftsführer. Nathalie Kletti, Thorsten Strebel und Jürgen Petzel stehen an der Spitze des Unternehmens.

    mehr lesen: Neues Trio an der MPDV-Spitze

  • Beschäftigtensituation im Maschinenbau bleibt angespannt

    Beschäftigtensituation im Maschinenbau bleibt angespannt

    Die Beschäftigtensituation im Maschinen- und Anlagenbau bleibt weiter angespannt. Im August ging die Zahl der Beschäftigten im Vergleich zum Vormonat um weitere 2.165 auf 1,025 Millionen zurück. Damit sind fast…

    mehr lesen: Beschäftigtensituation im Maschinenbau bleibt angespannt

  • Flexibel und sicher

    Flexibel und sicher

    Helmholz erweitert sein Portfolio an Industrieroutern. Die bewährten REX-Geräte sind ab sofort auch mit zusätzlicher WAN (Wide Area Network)-Schnittstelle und Fallback-Mechanismus erhältlich.

    mehr lesen: Flexibel und sicher