roboter.de Effiziente Automatisierung mit virtueller Inbetriebnahme Automatisch erfolgreich!

Transkript

1 Automatisch erfolgreich! Michael Frieß Technischer Leiter, Prokurist Erhardt + Abt Automatisierungstechnik GmbH friess@ Effiziente Automatisierung mit virtueller Inbetriebnahme Seite 1

2 Inhalt Was ist eine virtuelle Inbetriebnahme? Technik und Systemaufbau Ziele Praxisbeispiele Bewertung Resümee und Ausblick Seite 2

3 Was ist eine virtuelle Inbetriebnahme? Die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) 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 Abbildung reale Komponenten in virtuelle Komponenten Wiederverwendbarkeit Realisierung des Maschinen- oder Anlageverhaltens durch Blockschaltbilder Seite 3

4 Simulationssystem Generelle Einordnung bzw. Verwendung der Systeme Automatisierungstechnik Digitale Fabrik Mehrwert zur klassischen 3D-Simulation, da IB mit realer Steuerungstechnik erfolgt 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 4

5 Aufbau ISG Virtuos Virtuos.M Bedienung / Modellierung Virtuos.S Rechenkern (Solver) Virtuos.V Visualisierung Seite 5

6 Simulationssystem Real / Virtuell Seite 6

7 Simulationssystem: Sensor / Aktor Spannelement: Virtuelle Eingänge steuern Zylinder Virtuelle Sensoren melden Stellung Profibuskommunikation zur Steuerung Stör- und Fehlverhalten in virtueller Baugruppe hinterlegt Steuerungsprogramm Seite 7

8 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 8

9 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 9

10 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 10

11 Praxis: Projekt Pressenbeladung - Vorgehen Vorgehensweise: Grafik über Regelgeometriekörper erstellen. (Einfach) Kinematische und logische Modellierung der Anlagenperipherie Erstellen der Materialflusssimulation Teachen der Roboterpositionen Erstellen von SUB-Modellen (Roboter, Greifer) Erstellen der Steuerungssoftware für Roboter und SPS Ablauftest inkl. Anfahren, Leerfahren, Störungen Seite 11

12 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 12

13 Praxis: Projekt Pressenbeladung - Steuerung Achsdaten Master oder Multi-Slave Karte Seite 13

14 Praxis: Pressenbeladung - Ablauf Seite 14

15 Praxis: Montageanlage Seite 15

16 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 16

17 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 17

18 Erhardt + Abt Automatisierungstechnik GmbH Erhardt + Abt liefert schlüsselfertige Automationslösungen aus einer Hand Über 15 Jahre Erfahrung in der Automatisierung und Robotik 60 hochqualifizierte Mitarbeiter Über 7 Millionen Euro Umsatz F+E Anteil ca. 7% Fokussierung auf die Branchen: Pharma / Medizintechnik (35%) Automotive (40%) Lebensmittel (15%) Kunststoff (10%) Erhardt + Abt ist Mitglied der HEITEC Unternehmensgruppe Seite 18

19 Erhardt + Abt Automatisierungstechnik GmbH Merkmale von Erhardt + Abt Spezialist für Robotik und Handhabungssysteme Komplette Anlagen aus einer Hand, alle Gewerke unter einem Dach - Planung & Projektierung, Konstruktion, - Fertigung & Montage, Inbetriebnahme, - Wartung und Service Realisierung von Leitsteuerungen mit Anlagenvisualisierung Realisierung von Bildverarbeitungslösungen (Kompetenz im Haus) Simulation Virtuelle Inbetriebnahme Ausgereifte Standardlösungen Über 250 weltweit installierte Robotersysteme Seite 19

20 Automatisch erfolgreich! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ihre Fragen beantworte ich gerne Michael Frieß Seite 20