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.



  • 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

  • Geschäftsklimaindex steigt leicht an

    Geschäftsklimaindex steigt leicht an

    Im aktuellen Ifo-Geschäftsklimaindex beurteilen die Unternehmen ihre aktuelle Geschäftslage etwas besser als im März. Der Indexwert ist im 0,2 Punkte gestiegen.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex steigt leicht an

  • Siemens und Microsoft treten Open Industry 4.0 Alliance bei

    Siemens und Microsoft treten Open Industry 4.0 Alliance bei

    Die Open Industry 4.0 Alliance begrüßt zwei neue Mitglieder. Siemens und Microsoft sind dem Konsortium beigetreten.

    mehr lesen: Siemens und Microsoft treten Open Industry 4.0 Alliance bei

  • SAP-Cloudgeschäft nimmt Fahrt auf

    SAP-Cloudgeschäft nimmt Fahrt auf

    SAP hat im ersten Quartal positives zu vermelden. Das Cloud-Neugeschäft verzeichnete den schnellsten Anstieg seit 5 Jahren – die mit dem Kernprodukt S4/Hana erzielten Erlöse stiegen im Vergleich zum Vorjahr…

    mehr lesen: SAP-Cloudgeschäft nimmt Fahrt auf

  • Dateneingabe- und Pflege größte Herausforderung

    Dateneingabe- und Pflege größte Herausforderung

    In der Kurzstudie ’Variantenmanagement und Kundenbeziehungsmanagement’ zeigt der VDMA Software und Digitalisierung auf, in welchen Bereichen noch Optimierungspotenzial liegt.

    mehr lesen: Dateneingabe- und Pflege größte Herausforderung

  • VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung

    VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung

    VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung Die VDMA Arbeitsgemeinschaft Wireless Communications for Machines (AG WCM) und 5G-ACIA haben eine Kooperationserklärung zum industriellen 5G verabschiedet.

    mehr lesen: VDMA WCM und 5G-ACIA unterzeichnen Kooperationserklärung

  • Cloudnutzung nimmt zu, bleibt jedoch privat

    Cloudnutzung nimmt zu, bleibt jedoch privat

    Knapp die Hälfte der im Rahmen einer von Hewlett Packard Enterprise in Auftrag gegebenen Studie befragten Firmen in Deutschland hat die eigene Cloud-Nutzung seit Beginn der Corona-Krise ausgebaut.

    mehr lesen: Cloudnutzung nimmt zu, bleibt jedoch privat

  • Comarch untersucht die Auswirkungen der Pandemie

    Comarch untersucht die Auswirkungen der Pandemie

    84 Prozent der Unternehmen wurden von der Corona-Pandemie beeinträchtigt; 34 Prozent von ihnen nachhaltig. Dies hat eines Studie von Comarch ergeben, in der der Softwareanbieter die wirtschaftlichen Auswirkungen der Corona-Pandemie…

    mehr lesen: Comarch untersucht die Auswirkungen der Pandemie

  • Google Cloud und Siemens arbeiten zusammen

    Google Cloud und Siemens arbeiten zusammen

    Google Cloud und Siemens wollen im Rahmen einer Partnerschaft und unter Einsatz von KI-Technologien Fertigungsprozesse verbessern.

    mehr lesen: Google Cloud und Siemens arbeiten zusammen

  • ZEW-Konjunkturerwartungen gehen erstmals seit November zurück

    ZEW-Konjunkturerwartungen gehen erstmals seit November zurück

    Die ZEW-Konjunkturerwartungen für Deutschland sinken in der aktuellen Umfrage vom April 2021 um 5,9 Punkte und liegen damit bei 70,7 Punkten. Dies ist der erste Rückgang seit November 2020. Laut…

    mehr lesen: ZEW-Konjunkturerwartungen gehen erstmals seit November zurück

  • Industrieentscheider setzen auf das industrielle Internet der Dinge

    Industrieentscheider setzen auf das industrielle Internet der Dinge

    Drei Viertel der Entscheider in deutschen Industrieunternehmen sehen ihren Markt im Prozess der digitalen Transformation. Die Hälfte der Unternehmen setzt dabei bereits auf den Einsatz von Industrial IoT-Technologien. Zu diesen…

    mehr lesen: Industrieentscheider setzen auf das industrielle Internet der Dinge

  • Partnerschaft zwischen T-Systems und GFT

    Partnerschaft zwischen T-Systems und GFT

    Im Rahmen einer Partnerschaft wollen T-Systems und GFT gemeinsame Lösungen für die Fertigungsindustrie anbieten, mit denen Fehler in der Produktion schneller erkannt werden können.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen T-Systems und GFT