Effizienter Projektverlauf mit Robotersimulation und Virtueller Inbetriebnahme

Transkript

1 AUTOMATISCH ERFOLGREICH! Michael Frieß Technischer Leiter, Prokurist Erhardt + Abt Automatisierungstechnik GmbH friess@roboter.de Effizienter Projektverlauf mit Robotersimulation und Virtueller Inbetriebnahme Seite 1

2 INHALT Projektverlauf klassisch Projektverlauf effizient, mit Methode Simulation Virtuelle Inbetriebnahme Technik und Systemaufbau Ziele Praxisbeispiele Bewertung Resümee und Ausblick Seite 2

3 PROJEKTVERLAUF KLASSISCH 6 Phasen unserer Projekte Seite 3

4 PROJEKTVERLAUF EFFIZIENT, MIT METHODE 6 Phasen unserer Projekte bleiben 3 Phasen gestalten wir effizienter Seite 4

5 PROJEKTVERLAUF EFFIZIENT, MIT METHODE 3 Phasen gestalten wir effizienter Konzeption Detail - Untersuchung kritischer Teilsysteme - SIMULATION kritischer Teilsysteme Realisierung Inbetriebnahme beim Kunden - Konstruktion ME + EL - Schnellere Fertigstellung - Start Steuerungstechnisches - Steiler Anlauf der Produktion Engineering - Start VIRTUELLE INBETRIEBNAHME - Bau und Reale Inbetriebnahme Seite 5

6 PROJEKTVERLAUF EFFIZIENT, MIT METHODE 6 Phasen unserer Projekte Zeit Seite 6

7 SIMULATION - ZIELE Prüfen der Erreichbarkeit aller Bahnpunkte und Stationen Prüfen der Roboterpositionen Prüfen auf Singularität Ermittlung der Taktzeit (+- 5%) Prüfen von Störkonturen und Abständen Vermeiden von bösen Überraschungen während der realen Inbetriebnahme Kollision Sehr eng Wenig Platz (<5mm) Seite 7

8 SIMULATION - BEISPIEL Seite 8

9 VIRTUELLE INBETRIEBNAHME (VIBN) Die virtuelle Inbetriebnahme ist eine Simulation der Hardware (Maschinen und Anlagen), mit Hilfe von Planungsdaten, angebunden an die reale Steuerungstechnik Mit der VIBN ist es möglich, bereits während der Konstruktion / Entwicklung einer Anlage, Steuerungslösungen zu testen und in Betrieb zu nehmen Seite 9

10 SIMULATIONSSYSTEM Generelle Einordnung bzw. Verwendung der Systeme Automatisierungstechnik Digitale Fabrik Mehrwert zur klassischen 3D-Simulation, da IB mit realer Steuerungstechnik erfolgt. Emulatoren können auch angebunden werden. ISG-Virtuos Echtzeit-Simulationswerkzeug zur Realisierung virtueller Maschinen und Anlagen Anbindung an Ablauf und Bewegungssteuerungen Materialflusssimulation Echtzeitfähigkeit (<10ms) Offene Plattform (C-programmierbare Bausteine) Kommunikation durch alle gängigen Feldbus-Schnittstellen CAD Daten Import (*.wrl) Seite 10

11 AUFBAU ISG VIRTUOS Virtuos.M Bedienung / Modellierung Virtuos.S Rechenkern (Solver) Virtuos.V Visualisierung Seite 11

12 SIMULATIONSSYSTEM REAL / VIRTUELL Hardware-in-the-Loop-Simulation (reale Steuerung + Feldbus + Simulations-PC) Seite 12

13 SIMULATIONSSYSTEM: SENSOR / AKTOR Spannelement: Virtuelle Eingänge steuern Zylinder Virtuelle Sensoren melden Stellung Profibuskommunikation zur Steuerung Stör- und Fehlverhalten in virtueller Baugruppe hinterlegt Steuerungsprogramm Seite 13

14 ZIELE DER VIBN Qualität: Steigern der Produkt- und Prozess Qualität Rückkopplung von der Softwareerstellung in die mechanische Konstruktion Risikoloser Test von Automatik und Sonderabläufen am virtuellen Modell Fertige Software bereits zur realen Inbetriebnahme Vertrauen: Abgleich Kunde Maschinenlieferant bzgl. Anforderungen Schulung am Modell ohne Risiko und ohne reale Werkstücke Seite 14

15 ZIELE DER VIBN Kosten: Geringere Entwicklungs- und Realisierungsaufwendungen Zeit: Neue Anlage: Verkürzung der Projektlaufzeit Steilere Anlaufkurve in der Produktion Das Inbetriebnahmepersonal ist mehr im Büro und weniger auf der Baustelle Retrofit: Verkürzung der Stillstandszeit / Produktionsausfall Üblicher Engineering-Prozess Seite 15

16 PRAXIS: PROJEKT PRESSENBELADUNG Randbedingungen: Anlagenperipherie nicht verfügbar Originalroboter nicht verfügbar Programmierung von SPS und Roboter nur Offline möglich Heißteile ~1.200 C IBN und Test nur Vor-Ort beim Endkunden in China Die Lösung: Entwicklung der Steuerungssoftware und virtuelle Inbetriebnahme mit Virtuos Seite 16

17 PRAXIS: PROJEKT PRESSENBELADUNG - VORGEHEN Vorgehensweise: Grafik über Regelgeometriekörper erstellen. (Einfach) Kinematische und logische Modellierung der Anlagenperipherie Erstellen der Materialflusssimulation Erstellen von SUB-Modellen (Roboter, Greifer) Erstellen der Steuerungssoftware für Roboter und SPS Teachen der Roboterpositionen Ablauftest inkl. Anfahren, Leerfahren, Störungen Seite 17

18 PRAXIS: PROJEKT PRESSENBELADUNG - VORGEHEN SUB - Modelle: Werden 1x angelegt und können immer wieder verwendet werden. Ablage in Bibliothek. Wiederverwendbarkeit CONTROL - Panel: Bedienung der Anlage Fehlersimulation Übertemperatur Sicherheitskreis Störung Presse Greiferzustände NIO - Teile Seite 18

19 PRAXIS: PROJEKT PRESSENBELADUNG - STEUERUNG Achsdaten Master oder Multi-Slave Karte Seite 19

20 PRAXIS: PRESSENBELADUNG - ABLAUF Seite 20

21 PRAXIS: MONTAGEANLAGE Seite 21

22 BEWERTUNG DER VIBN Vorteile: Schneller Projektdurchlauf, kürzere IBN beim Kunden Höhere Softwarequalität, zu Beginn der realen IBN Taktzeiten, Ausbringung und Materialfluss ohne reale Anlage / Maschine Hohe Transparenz, Abläufe können visuell beobachtet werden Einschränkungen: Die Dauer der gesamten IBN (Virtuelle + Reale) wird nicht wesentlich reduziert Die Virtuelle Inbetriebnahme kann die reale IBN nicht vollständig ersetzen (Montage- oder Handhabungsprozess muss an der realen Maschine eingestellt werden) Kosten für Simulationssystem und ausgebildete Mitarbeiter Start in die Methodik ist ein langwieriger Prozess. Umso größer die Bibliothek, desto schneller sind die Modelle erstellt Seite 22

23 RESÜMEE UND AUSBLICK Verwendung bei Erhardt + Abt: Entwicklung von konzeptionell neuen Anlagen Bewertung hinsichtlich Kosten / Nutzen ob Einsatz sinnvoll Entwicklung und Bau von Serienanlagen After-Sales-Service (Bedienerschulung, Störungssuche) Schulung und Ausbildung von Programmierern, es kann risikolos getestet werden Exakte Taktzeiten und Ausbringungsdaten vor dem Anlagenbau Ausblick / Wünsche: Gerätelieferant stellt nicht nur 3D-CAD Daten bereit, sondern ein mechatronisches Modell Einheitliche und kompatible Datenformate zur Beschreibung mechatronischer Modelle Steuerungssimulationen, echtzeit- und feldbusfähig Die VIBN wird immer mehr an Bedeutung gewinnen Seite 23

24 WAS MACHT ERHARDT + ABT? ROBOTER AUTOMATION RÖNTGEN TECHNIK SERVICE & DIENSTLEISTUNG Montageanlagen Verpackungsanlagen Verkettungen Räderprüfanlagen Flexible Röntgen Prüfanlagen Inline Röntgen Prüfanlagen Simulationen Virtuelle Inbetriebnahmen Software-Entwicklung Seite 24

25 ERHARDT + ABT - ECKDATEN Schlüsselfertige Automationslösungen aus einer Hand 75 Mitarbeiter Circa 10 Millionen Euro Umsatz Fokussierung auf die Branchen: Pharma/Medizintechnik Automotive Konsumer Erhardt + Abt ist Mitglied der HEITEC Unternehmensgruppe Kuchen Seite 25

26 ERHARDT + ABT AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GMBH Komplette Anlagen aus einer Hand, alle Gewerke unter einem Dach Planung & Projektierung, Konstruktion, Fertigung & Montage Inbetriebnahme, Wartung und Service Hohe Engineering-Kompetenz Projektierung, Simulationssysteme, Virtuelle Inbetriebnahme, Softwareentwicklungen, Datenbankanbindungen Visualisierungen, Bildverarbeitungslösungen Ausgereifte, erprobte Standardlösungen Über 300 weltweit installierte Robotersysteme Seite 26

27 AUTOMATISCH ERFOLGREICH! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ihre Fragen beantworte ich gerne Michael Frieß Seite 27