Virtuelle Produktion (VP)

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1 Virtuelle Produktion (VP) Konzeption und virtuelle Absicherung moderner Produktionssysteme im Karosseriebau ThyssenKrupp System Engineering

2 Höhere Anforderungen erfordern innovatives Denken Durch sich verkürzende Inbetriebnahmezeiträume von Rohbauanlagen, fehlende Erprobungsteile für die Realinbetriebnahme sowie schnellere Ramp Up s in der heutigen Fahrzeugproduktion wird die Anforderung an Automobilzulieferer bereits in einer frühen Phase der Realinbetriebnahme immer größer. Mittlerweile werden häufig unterschiedliche Fahrzeugvarianten in einer Produktionslinie gefertigt und immer öfter kommt es vor, dass neue Fahrzeugvarianten in eine bestehende Produktionslinie integriert werden. Auch die Qualitätsanforderungen der Kunden wachsen zusehends. Um diesem steigenden Umsetzungsdruck standzuhalten, bilden geprüfte Komponenten und Anlagelogik der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), Programme und Bewegungen der Roboter sowie Materialflusskonzepte eine unverzichtbare Basis. Möglichen Einbußen an Funktionalität oder Qualität auf Grund der verkürzten Zeitschiene tritt ThyssenKrupp Drauz Nothelfer mit einer Virtuellen Produktion entgegen. Die Virtuelle Produktion mit einer virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) ermöglicht Funktion und Zusammenspiel von SPS-Software, Roboterprogrammen und Anlagenkomponenten vor dem realen Produktionsstart zu testen und eine schnellere und stabilere reale Inbetriebnahme zu gewährleisten.

3 Wie funktioniert die Virtuelle Inbetriebnahme? Auf Basis der Daten aus Konstruktion, Simulation, OLP- Programmierung und Automatisierung wird ein virtuelles 3D-Modell erstellt. Nach Fertigstellung der Hard- und Softwarekonstruktion werden das virtuelle 3D-Modell und die realen Anlagenkomponenten wie SPS oder HMI über eine Feldbus-Schnittstelle gekoppelt und die Anlage virtuell in Betrieb genommen. Durch die Integration von unregelmäßigen Anlagenzuständen und Störszenarien in die virtuelle IBN werden neben dem Normalbetrieb auch Sonderbetriebsarten prüfbar. Dies führt zu einem qualitativen Sprung in der Vorbereitung der Inbetriebnahme und stellt sicher, dass die verschiedenen Betriebsarten auf der Baustelle reibungsloser umgesetzt werden können.

4 Die Vorteile der Virtuellen Produktion 1. Einführung von Quality-Gates (Q-Gates) in den Projektworkflow Ein bedeutender Vorteil der Virtuellen Produktion ist die Einführung von Quality-Gates in den Projektworkflow. Das Quality-Gate bezeichnet ein Instrument zur Sicherstellung von Aktualität, Kommunikation und Qualität aller am Projekt beteiligten Fachbereiche zu festgelegten Zeitpunkten im Gesamtprojektablauf. Die Quality-Gates ermöglichen Projektsicherung, Projektüberwachung und die Verbesserung der Projekttransparenz. Außerdem ergeben sich folgende Vorteile: Mit der Einführung der Quality-Gates ist der Projektfortschritt in den Abteilungen nahezu gleich. Es ergibt sich eine geringere Durchlaufzeit in den Fachbereichen. Schwankungen werden durch Zusammenführung der am Projekt beteiligten Fachbereiche gedämpft. Keine doppelte Projektarbeit da gleicher Informationsstand. 2. Festlegung der Vorgehensweise in der realen Inbetriebnahme in einem frühen Stadium des Projektverlaufs Die Projektarbeit mit dem virtuellen 3D-Modell ermöglicht die Erstellung eines Maßnahmenkatalogs zu einem frühen Projektzeitpunkt. Es können Kapazitätsplanungen durchgeführt werden. Eine Definition des Umbauzeitraumes ist möglich. Weitere Maßnahmen können festgelegt werden. Somit kann eine abgesicherte Umbau- und Inbetriebnahmephase in einem kürzeren Zeitraum gewährleistet werden.

5 Die Vorteile der Virtuellen Produktion Qualität Kosten Zeit 3. Das magische Dreieck Durch den Einsatz der Virtuellen Produktion können sowohl Kosten für mechanische Instandsetzungen während der Inbetriebnahme, als auch Zeit auf der Baustelle eingespart werden. Gleichzeitig trägt die Virtuelle Produktion dazu bei, dass die Produktqualität gesteigert wird. Steigerung der Produktqualität SOLL-IST Vergleich des Projektstatus (Eingangsdaten) zu Beginn der Virtuellen Produktion. Durchgängige Projektbegleitung durch Leistungsportfolio der Virtuellen Produktion und durch Arbeiten mit Q-Gates. Prüfung der SPS- und Roboterprogramme und des Materialflusses in einem virtuellen 3D-Modell mit Hilfe von Testfahrten in Hand und Automatikbetrieb mit unregelmäßigen Anlagenzuständen, Werkereinfluss und Störszenarien. Direkte Verwertbarkeit der Daten durch Kopplung mit realen Anlagenkomponenten. Taktzeitoptimierung im virtuellen 3D-Modell vor der realen Inbetriebnahme. Sicherheit bei der Anlageninbetriebnahme durch Verwendung von geprüften Daten.

6 Die Vorteile der Virtuellen Produktion Reduktion der Projektkosten Reduktion von Inbetriebnahmefehler durch die Verwendung von geprüften Daten. Weniger Erprobungsteile zur Anlagenertüchtigung. Informationsbeschaffenheit, Aktualisierung und Prüfen der Daten sowie die Kommunikation zwischen den Fachbereichen findet bereits in der Virtuellen Produktion vor der realen Inbetriebnahme statt. Reduktion des Zeitaufwandes Es gibt keinen Zeitverlust durch Prüfen und Aktualisieren der Daten während der realen Inbetriebnahme. Durch die Virtuelle Inbetriebnahme können bei der Erstinbetriebnahme von Neuanlagen oder bei Wiederinbetriebnahme von Integrationslinien schnellere und stabilere Anfahrkurven erreicht werden. Reduktion des Inbetriebnahmezeitraums durch Einsteuerung von gezielten Umbaumaßnahmen Die Schulung der Anlagenbediener und des Wartungspersonals kann am virtuellen 3D-Modell vorgenommen werden ThyssenKrupp System Engineering