Simulation und KI bei Rhein-Nadel Automation

Die Simulation von RNA ermöglicht ein präzises virtuelles Abbild der Realität
Die Simulation von RNA ermöglicht ein präzises virtuelles Abbild der Realität – Bild: RNA Digital Solutions GmbH

Rhein-Nadel Automation (RNA) mit Hauptsitz in Aachen und Tochtergesellschaften in Deutschland, Spanien, Schweiz und England fertigt seit mehr als 50 Jahren Zuführsysteme. Diese dienen der lagerichtigen Bereitstellung von Schüttgut und sind zentrale Bestandteile in automatisierten Montageanlagen. Zuführsysteme werden meist handwerklich gefertigt und sind Unikate. Ein Problem dabei ist, dass die tatsächliche Sortierfunktion erst am realen Werkstück entwickelt und geprüft werden kann – liegen diese seriennahen Werkstücke erst spät vor, verursacht das Lieferverzögerungen und unzureichende Erprobung der Zuführtechnik. Auch Aussagen zur Förderleistung sind erst spät möglich. Für die Sondermaschinenbauer oder Produktionsunternehmen, die Zuführtechnik in ihre Montageanlagen integrieren, bringt dies Planungsunsicherheiten und Probleme im Betrieb mit sich. Für die Zuführtechnik ist das Risiko teils schwer kalkulierbar.

Innovation bei der Montage

Ein anderes Bild zeigt sich in der Montagetechnik. Hier ist die Innovationsgeschwindigkeit hoch. Ausbringleistungen, Wandlungsfähigkeit und Verfügbarkeit steigen. Digitale Zwillinge und virtuelle Inbetriebnahmen werden zum Standard und erlauben Änderungen am Produkt bis kurz vor SOP (start of production). Spätere Anpassungen der Produkte oder Erweiterungen um neue Produktvarianten sind durch Digitalisierung und modulare Anlagenkonzepten zunehmend üblich. Fernwartung trägt dazu bei, die Reaktionszeiten im AfterSales-Fall kurz und die OEE hoch zu halten. Bei RNA erfolgt die Entwicklung von Zuführsystemen mittels Simulation virtuell. Der handwerklich geprägte, erfahrungsbasierte Ansatz weicht einer ingenieurmäßigen Vorgehensweise unter Einsatz von eigenen KI-Anwendungen. Gemeinsam mit der Tochterfirma RNA Digital Solutions wird dazu seit 2020 eigene Software inhouse entwickelt und programmiert. Mittlerweile ist der digitale Entwicklungsprozess von Zuführtechnik zum unternehmensweiten Standard geworden, was auch für Partner und Kunden Vorteile verspricht.

Berechenbare Hardware

Basis für die virtuelle Inbetriebnahme von vibrationsbasierten Zuführsystemen ist eine digitalisierte, in ihrem Bewegungsverhalten berechenbare Hardware. Dies adressiert RNA mit einem eigenen Komponentenprogramm. Die RNA-Rundantriebe und Linearförderer sind digitalisiert und können über das Simulationsmodul Digital Motion berechnet werden. Federbestückungen, Federwinkel, Kontergewichte usw. können bereits vor dem Bau für ein optimales Laufverhalten konfiguriert werden. In der Werkstatt erfolgt dann lediglich ein Feintuning des Laufverhaltens. So steht mehr Zeit für die Optimierung der Gesamtanlage zur Verfügung. Zudem können Kosten sowie Durchlaufzeit deutlich reduziert werden. Erst mit diesen digitalisierten Komponenten und der genauen Kenntnis jedes Betriebszustands kann die virtuelle Entwicklung der Sortierschikanen erfolgen. Konventionell werden die Sortierschikanen manuell im trial-und-error-Prozess auf dem ShopFloor entwickelt. Ein Konstrukteur setzt mit seiner Erfahrung und nach bestem Wissen und Gewissen die Grundstruktur des Zuführsystems auf, aber die tatsächliche Funktionalität kommt erst während der Inbetriebnahme mit realen Werkstücken zustande. Im Vorfeld sind präzise Aussagen zu Ausbringleistung, Verfügbarkeit, der Funktionalität mit verschieden tolerierten Fördergütern oder echter Anlagenautonomie kaum möglich. Sondermaschinenbauer oder Endanwender reagieren auf diese Unsicherheiten üblicherweise mit zusätzlichen Puffern – etwa für Nacharbeit, Anlagenlayout und Kosten – zur Minimierung vorhandener Risiken.

Mit Digital Motion wird das Laufverhalten der RNA-Komponenten bereits vor der Fertigung optimiert
Mit Digital Motion wird das Laufverhalten der RNA-Komponenten bereits vor der Fertigung optimiert – Bild: RNA Digital Solutions GmbH

90 Prozent der Fehler vorab beheben

Mit der RNA-Simulationssoftware Digital Feeder dagegen kann das Bauteilverhalten im konstruierten Zuführsystem visualisiert werden. Im iterativen Wechsel aus CAD-Konstruktion und Simulation wird laufend die Funktionalität der konstruierten Zuführanlage überprüft. Was bislang nur bei der realen Inbetriebnahme sichtbar wurde, kann nun bereits vor Fertigung digital am Rechner abgesichert werden. Bis zu 90 Prozent der Schwachstellen, die bislang durch Nacharbeit in der Werkstatt eliminiert wurden, können vorab beseitigt werden.

Echte Zuführprojekte als Datenbasis

Doch Simulation ist nur ein Teil in der Entwicklung von Zuführsystemen. Erfahrungswissen aus echten Projekten ist essenziell für eine gute Ausgangsbasis von CAD-Konstruktion und Simulation. Mit künstlicher Intelligenz digitalisiert RNA Expertenwissen und macht dieses über den firmeninternen SolutionFinder abrufbar. Die Funktionsweise ist einfach: Neu angefragte Werkstücke werden in eine Suchmaske gegeben und die Geometrie von der Software aus Zuführtechnik-Sicht analysiert. Als Ergebnis werden 50 Referenzprojekte mit hoher Ähnlichkeit zur neuen Aufgabenstellung inklusive technischer und kaufmännischer Informationen sowie der Inbetriebnahme-Dokumentation aufgelistet. Bewährte Konzepte und besondere Herausforderungen können im neuen Sortierkonzept berücksichtigt werden. Im System ist eine mittlere fünfstellige Zahl an echten Zuführprojekten hinterlegt. Die Wahrscheinlichkeit sehr guter Referenzprojekte ist daher hoch.

After Sales profitiert

Durch die Digitalisierung der Zuführtechnik steigt die die Planungssicherheit für Endanwender. Unsicherheiten hinsichtlich machbarer Zuführleistung, Anlagenlayout oder Werkstückänderungen werden reduziert. Der SolutionFinder schafft zudem die Absprungbasis für die Entwicklung und dank Simulation kann diese wesentlich früher und ohne reale Werkstücke erfolgen. Durch den digitalen Zwilling profitieren Endanwender zudem im After Sales. Über die Simulation kann parallel zur laufenden Produktion geprüft werden, wie sich geänderte Fertigungstoleranzen des Werkstückes auf die Anlagenverfügbarkeit auswirken, ob und wie die Zuführleistung gesteigert wird und wie die Zuführung um neue Fördergüter ergänzt werden kann. Durch die vollständige CAD-Konstruktion werden optimierte Sortiersegmente dann maschinell gefertigt und die Systemerweiterung kann ohne Produktionsunterbrechung im Rahmen einer Wartungsschicht erfolgen.



  • 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

  • Mercedes ernennt Chief Software Officer

    Mercedes ernennt Chief Software Officer

    Mit MB.OS soll bei Mercedes ein eigenes Fahrzeug-Betriebssystem entstehen. Dessen Entwicklung verantwortet zukünftig Magnus Östberg, der die neu geschaffene Position des Chief Software Officers übernimmt.

    mehr lesen: Mercedes ernennt Chief Software Officer

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

    IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

    Mit 107,6 Punkten hat das IAB-Arbeitsmarktbarometer im August einen neuen Rekordstand verzeichnet. Die Zeichen auf dem Arbeitsmarkt stehen damit weiter auf Erholung.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

  • Produktentwicklung mit Extended Reality

    Produktentwicklung mit Extended Reality

    Statt sofort teure Prototypen von Autos, Geräten oder Maschinenkomponenten zu bauen, können Unternehmen durch virtuelle Modelle bereits in sehr frühen Entwicklungsphasen feststellen, ob ein neues Produkt in Anmutung und Bedienung…

    mehr lesen: Produktentwicklung mit Extended Reality

  • Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Nach 100,7 Punkten im Juli, fällt der Ifo-Geschäftsklimaindex im August auf unter 100 Punkte. Zwar bewerten die Unternehmen ihre aktuelle Lage besser, sind allerdings pessimistischer in ihren Erwartungen.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex sinkt erneut

  • Fünf Trends für die OT-Security

    Fünf Trends für die OT-Security

    Von Kryptografie über Drohnen bis hin zum digitalen Zwillingen – Kudelski Security gibt einen Überblick über Trends in der Operational Technology (OT).

    mehr lesen: Fünf Trends für die OT-Security

  • Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Für einen schnellen und umfassenden Überblick über eine Anlage stellt Pilz die webbasierte Visualisierungssoftware PASvisu bereit. In der neuen Version unterstützt diese jetzt auch das Modbus/TCP-Protokoll. Dieses ermöglicht eine schnelle…

    mehr lesen: Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

  • Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mit insgesamt 1,16Mio. lag die Zahl der offenen Stellen rund 3 Prozent höher als im Vorjahresquartal. Dies geht aus der aktuellen Stellenerhebung des IAB hervor.

    mehr lesen: Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

  • Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Die Maschinenexporte aus Deutschland haben im 2. Quartal weiter an Fahrt gewonnen: Sie stiegen im Vorjahresvergleich um 23,5 Prozent auf 44,5Mrd.€. Im 1. Quartal lagen die Ausfuhren lediglich um 0,8…

    mehr lesen: Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

  • Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Zwölf Partner aus Forschung und Industrie haben das Forschungsprojekt VE-Vides gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines Sicherheitskonzepts für das Internet der Dinge.

    mehr lesen: Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

  • Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

    Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

    Prof. Dr.-Ing. Martina Hofmann von der Hochschule Aalen ist neue Vorsitzende des VDE-Ausschusses Studium, Beruf und Gesellschaft. Neben klassischer Ausschussarbeit will sie die Themen Frauen und Technik sowie Klimaschutz in…

    mehr lesen: Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

  • So können sich Unternehmen schützen

    So können sich Unternehmen schützen

    Eine aktuelle Studie des Digitalverbands Bitkom bewertet Ransomware als Haupttreiber für den enormen Anstieg an Cyberattacken. Die Erpresserangriffe verursachen bei den Betroffenen einen enormen wirtschaftlichen Schaden.

    mehr lesen: So können sich Unternehmen schützen