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.“



  • Neuer IFR-Präsident

    Neuer IFR-Präsident

    Der Robotikverband IFR hat Steven Wyatt, ABB (m.) zum neuen Präsidenten gewählt. Er folgt auf Junji Tsuda, Yaskawa (l.), der seit Dezember 2017 in der Funktion tätig war.

    mehr lesen: Neuer IFR-Präsident

  • Lage im Maschinenbau bleibt angespannt

    Lage im Maschinenbau bleibt angespannt

    Die Umsatzerwartungen sowie die Auslastung im Maschinenbau erreichen im aktuellen Maschinenbau-Barometer der Beratungsgesellschaft PwC einen neuen Tiefststand.

    mehr lesen: Lage im Maschinenbau bleibt angespannt

  • Unterstützung bei Normung und Standardisierung

    Unterstützung bei Normung und Standardisierung

    Das Bundeswirtschaftsministerium hat das Technologieförderprogramm Wipano bis 2023 verlängert. Zudem gibt es einen neuen Förderschwerpunkt.

    mehr lesen: Unterstützung bei Normung und Standardisierung

  • Unternehmen sehen sich als Digitalisierungs-Nachzügler

    Unternehmen sehen sich als Digitalisierungs-Nachzügler

    Deutsche Unternehmen sehen sich in Sachen Digitalisierung oft noch als Nachzügler. Wie der Digitalverband Bitkom ermittelt hat, zeigen sich dabei – je nach Unternehmensgröße – deutliche Unterschiede.

    mehr lesen: Unternehmen sehen sich als Digitalisierungs-Nachzügler

  • Pirobase Imperia unterstützt postgreSQL

    Pirobase Imperia unterstützt postgreSQL

    Pirobase Imperia hat Version 10 des Produktinformationsmanagementsystems (PIM) veröffentlicht. Das Release unterstützt nun neben Oracle auch postgreSQL.

    mehr lesen: Pirobase Imperia unterstützt postgreSQL

  • Redaktionssystem Cosima im Release 8.0 verfügbar

    Redaktionssystem Cosima im Release 8.0 verfügbar

    Docufy hat ein neues Release seines Redaktionssystems Cosima heraus gebracht. Im neuen Release 8.0 werden etwa bei der Be-igel-ung Texte – z.B. für Display-Texte oder Legenden – in Bilder eingefügt,…

    mehr lesen: Redaktionssystem Cosima im Release 8.0 verfügbar

  • Dokumentenrevision per Blockchain abgesichert

    Dokumentenrevision per Blockchain abgesichert

    Das Softwarebüro Krekeler setzt bei seiner DMS-Lösung Office Manager Blockchain-Technologie ein. Die sogenannte Documentchain legt Revisionsinformationen von lokal gespeicherten Dokumenten in einer öffentlichen Blockchain ab, zusammen mit einem Zeitstempel und…

    mehr lesen: Dokumentenrevision per Blockchain abgesichert

  • Neuer Leiter bei Siemens Portfolio Companies

    Neuer Leiter bei Siemens Portfolio Companies

    Horst J. Kayser (Bild) wird ab 2020 neuer Chairman der Siemens Portfolio Companies (POC). Er löst damit Jochen Eickholt ab, der in den künftigen Vorstand von Siemens Energy wechselt und…

    mehr lesen: Neuer Leiter bei Siemens Portfolio Companies

  • Einzelmaschinen-MES von Wittmann Battenfeld

    Einzelmaschinen-MES von Wittmann Battenfeld

    Auf der Fachmesse K hat der Hersteller von Kunststoffspritzgießmaschinen Wittmann Battenfeld zusammen mit dem MES-Partner Ice-Flex die Einzelmaschinen-MES-Lösung Temione präsentiert.

    mehr lesen: Einzelmaschinen-MES von Wittmann Battenfeld

  • Alte und neue Maschinen IIoT-fähig machen

    Alte und neue Maschinen IIoT-fähig machen

    Mit InFrame Synapse Equipment Connector (EQC), einer neuen Integrationssoftware von CamLine, sollen Fertigungsunternehmen ihre nicht IIoT-fähigen Anlagen nach dem Plug&Play-Prinzip mit einer digitalen Schnittstelle ausstatten können.

    mehr lesen: Alte und neue Maschinen IIoT-fähig machen

  • NX-integriertes Tool gegen Überhitzung beim 3D-Druck

    NX-integriertes Tool gegen Überhitzung beim 3D-Druck

    Siemens Digital Industries Software hat den Additive Manufacturing (AM) Path Optimizer vorgestellt. Die Beta-Technologie ist in die Engineering-Anwendung NX integriert, um Anwendern bei der Lösung von Überhitzungsproblemen bei Designs für…

    mehr lesen: NX-integriertes Tool gegen Überhitzung beim 3D-Druck

  • Neues Batchnesting-Tool in 4D_Additive

    Neues Batchnesting-Tool in 4D_Additive

    Das Software-Unternehmen CoreTechnologie hat auf der Formnext in Frankfurt die neueste Version der Software 4D_Additive vorgestellt. Das Release wird unter anderem mit einem neuen Batchnesting-Tool ausgeliefert, mit dem sich in…

    mehr lesen: Neues Batchnesting-Tool in 4D_Additive