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.



  • Energieeffizient lernen

    Energieeffizient lernen

    Ein Forschungsteam an der Technischen Universität Graz hat die KI-Lernmethode E-prop entwickelt, mit der Hardware-Implementierungen von künstlicher Intelligenz energieeffizienter gestaltet werden können.

    mehr lesen: Energieeffizient lernen

  • Positive Aussichten für die SPS 2020

    Positive Aussichten für die SPS 2020

    Die Bayerische Staatsregierung hat das Schutz- und Hygienekonzept für Messen in Bayern verabschiedet. Somit soll die SPS 2020 zum geplanten Zeitpunkt vom 24. bis 26. Oktober in Nürnberg stattfinden, wie…

    mehr lesen: Positive Aussichten für die SPS 2020

  • Erfolgsfaktor Künstliche Intelligenz

    Erfolgsfaktor Künstliche Intelligenz

    Laut einer Studie von Deloitte, sieht die große Mehrheit der in Deutschland befragten KI-Experten, die Technologie als einen wesentlichen Erfolgsfaktor für das eigene Unternehmen.

    mehr lesen: Erfolgsfaktor Künstliche Intelligenz

  • Judith Wiese wird Siemens-Personalchefin

    Judith Wiese wird Siemens-Personalchefin

    Ab 1. Oktober ist Judith Wiese für die Bereiche Human Resources und Global Business Services bei der Siemens AG zuständig.

    mehr lesen: Judith Wiese wird Siemens-Personalchefin

  • Leistungsstarkes KI-System am KIT installiert

    Leistungsstarkes KI-System am KIT installiert

    Als ein Werkzeug der Spitzenforschung ist künstliche Intelligenz (KI) heute unentbehrlich. Für einen erfolgreichen Einsatz – ob in der Energieforschung oder bei der Entwicklung neuer Materialien – wird dabei neben…

    mehr lesen: Leistungsstarkes KI-System am KIT installiert

  • Am Anfang steht das Ziel

    Am Anfang steht das Ziel

    Bei Digitalisierungsprojekten in Fertigungsunternehmen ist die Herangehensweise entscheidend. Der MES-Anbieter Industrie Informatik gibt sieben Tipps für Digiatlisierungsprojekte.

    mehr lesen: Am Anfang steht das Ziel

  • TeamViewer übernimmt Ubimax

    TeamViewer übernimmt Ubimax

    Mit Ubimax übernimmt TeamViewer einen Anbieter von Wearable-Computing-Technologien und Augmented-Reality(AR)-Lösungen. Durch der Akquise will das Göppinger Unternehmen sein Portfolio im Großkundensegment erweitern.

    mehr lesen: TeamViewer übernimmt Ubimax

  • Prüfen und kalibrieren mechanischer Messuhren

    Prüfen und kalibrieren mechanischer Messuhren

    Prüfungen von Messgeräten sind wichtig für die Qualität der Prüfergebnisse. Daher sind Messuhren regelmäßig auf Funktionalität zu prüfen und zu kalibrieren.

    mehr lesen: Prüfen und kalibrieren mechanischer Messuhren

  • Umsatzwachstum erst wieder 2021

    Umsatzwachstum erst wieder 2021

    In einer siebten Blitzumfrage des VDMA zu den wirtschaftlichen Auswirkungen der Corona-Pandemie geben 60 Prozent der Mitglieder an, dass sie erst im kommenden Jahr mit Umsatzsteigerungen rechnen. Die Unternehmen, die…

    mehr lesen: Umsatzwachstum erst wieder 2021

  • Positionspapier zur Gestaltung der Energiewende

    Positionspapier zur Gestaltung der Energiewende

    Die VDI-Fachgesellschaften Energie und Umwelt (GEU) sowie Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) planen, ein Positionspapier zur Umsetzung der Energiewende zu erstellen.

    mehr lesen: Positionspapier zur Gestaltung der Energiewende

  • AAA in Essen und Chemnitz startbereit

    AAA in Essen und Chemnitz startbereit

    Die All About Automation Messen am 9. und 10. September in Essen und am 23. und 24. September in Chemnitz sind startbereit. Das Konzept für eine sichere und erfolgreiche Besucher/Aussteller-Interaktion…

    mehr lesen: AAA in Essen und Chemnitz startbereit

  • SAP und Siemens arbeiten an gemeinsamen Lösungen

    SAP und Siemens arbeiten an gemeinsamen Lösungen

    Im Rahmen einer Partnerschaft wollen Siemens und SAP ihre sich ergänzenden Softwarelösungen für Product Lifecycle, Supply Chain und Asset Management kombinieren.

    mehr lesen: SAP und Siemens arbeiten an gemeinsamen Lösungen