Digitale Fabrik: Mehr Wertschöpfung mittels Simulationsverfahren

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1 Digitale Fabrik: Mehr Wertschöpfung mittels Simulationsverfahren

2 3 Programm Begrüßung: Wolfgang Franz, Vorstandsmitglied der Sparkasse Burbach-Neunkirchen Markus Oerter, Präsidiumsmitglied des Industrie- und Handelsclub Südwestfalen e.v. 16:10 Maschinensimulation für den Mittelstand Prof. Dr.-Ing. Michael Weyrich 16:40 Simulation in der Praxis, Dr. Jochen Wolf, Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG, Leitung Steuerungstechnik 17:10 Diskussion und Kaffeepause 17:25 DMG Virtual Machine Programmieren und Einrichten von 5-Achs- Bearbeitungszentren durch Simulation Sven Mülleneisen, DMG Gildemeister AG, Abteilung Virtual Machine 18:05 Praxis-Demo Maschinensimulation und Vorabinbetriebnahme Dipl.-Wirt.-Ing. Frank Steden + Dipl.-Ing. Moritz Zingsheim, Universität Siegen, Institut für Fertigungstechnik Im Anschluss wird ein Imbiss gereicht.

3 Maschinensimulation für den Mittelstand Digitale Fabrik Mehr Wertschöpfung mittels Simulationsverfahren Prof. Michael Weyrich

4 Herausforderungen Inhalt Tools für Cax, PLM und Simulation Beispiel: Konzeptplanung Beispiel: Virtuelle Inbetriebnahme Beispiel: Virtuelle Maschine in der Produktion Bildquelle: Siemens Resümee

5 Pressemeldungen der letzten Wochen (April 2010) Das Erfolgsrezept der Branche war in der Vergangenheit ihre Fähigkeit, sich immer wieder Neuem zu öffnen Der Einsatz virtueller Technologien reduziert nicht nur Zeitaufwand und Kosten, sondern auch das Risiko

6 Herausforderung der Produktionstechnik Derzeitiger Trend Globalisierung Individualisierung der Märkte Steigerung der Produktivität Qualität / Produktreifegrad verbessern Steigern und Dynamisieren der Innovationsfähigkeit Kosten reduzieren Durchlaufzeit verkürzen Kernfrage: Wie können hohe Kundenorientierung und Individualisierung mit effizienten, robusten und standardisierten Prozessen in Einklang gebracht werden?

7 Simulation und Informationsverarbeitung verbessert die Prozesse Stand der Technik: CAD, CAM und ERP optimieren den Produktentstehungsprozess und bieten weitere Potenziale Konstruktion mit CAD 3D-Modelle und Fertigungszeichnungen aus der Mechanik Elektroprojektierung und Engineering CAM-Systeme Anlagenplanung NC und Roboter Programmierung CAD, CAM und PPS/ERP sind stark verbreitet Produktionsplanung und Steuerung Übergabe von Stücklisten von der Entwicklung an die Ressourcenplanung Prozessplanung und Steuerung (PPS / ERP)

8 Vision der durchgängigen Produktentstehung? Beispiel: Portfolio der Siemens PLM Software Zahlreiche Softwaretools werden angeboten Bildquelle: Siemens PLM Software

9 Produktentstehungsprozess aus Sicht des Maschinenbauers Produktentstehung beim Endkunden Produktentstehung beim Maschinenbauer Endkunden Maschinenbauer Portfolio und Produktdesign Maschinenbetrieb Maschinenkonfiguration Maschinenkonstruktion Inbetriebname Beispiel Beispiel Beispiel

10 Produktentstehungsprozess aus Sicht des Maschinenbauers Produktentstehung beim Endkunden Produktentstehung beim Maschinenbauer Endkunden Maschinenbauer Portfolio und Produktdesign Maschinenbetrieb Maschinenkonfiguration Maschinenkonstruktion Inbetriebname Beispiel Beispiel Beispiel

11 Simulation in der Produktentwicklung Berechnung, z.b. Schwingungsverhalten und Strukturdynamik Variantenvergleiche mit umfassenden Untersuchungen am Digitalen Prototyp Spezifische Simulation, zur Fertigungssimulation z.b. beim Spritzgießen im Stahlguss Bildquelle: Siemens und anderen Anwendungen

12 Digitale Planung von Maschinen und Anlagen eine erprobte Technologie Möglichkeiten Überprüfung der Fertigungskonzepte von verketteten Systemen Sicherstellen des optimalen Zusammenspiels der Fördertechnik, Fertigungszellen, Montage Zusammenbau Simulation, Montageanaylsen, Schweißbarkeitsuntersuchung Vorreiter Automobilindustrie: z.b. Forderung Daimler im Jahr 2000 Bildquelle: Daimler Bevor erste Fertigungsanlagen real aufgebaut oder bestellt werden, sollen sie am Rechner umfassend überprüft werden

13 Digitale Fabrik - Verifikation der Prozessund Ressourcenstruktur Materialflusssimulation optimiert die Bandbelegung und Auslastung der Stationen Sensibilitätsanalyse zur Absicherung von Taktzeiten, Transport und Pufferkapazitäten Maschinen- / Anlagenoptimierung durch Simulation von Störungen und Umrüstungen Durch digitale Planung erreichen wir heute im Innenausbau und Fahrwerk schon zu Produktionsstart eine deutlich höhere Bandauslastung im Vergleich zum konventionellen Vorgehen )* Software: hier Quest (Delmia) zum Line Balancing )* Zitat: Steffen Körner, Team Digitale Montageplanung, Daimler AG, 2006

14 Beispiel Audi: Werkzeug und Formenbau Mechatronischer Engineering-Baukasten (Mind8) Unterstützung der kompletten Kette der Blechherstellung, vom ersten Design über die Erstellung der Werkzeuge bis hin zum Anlagenbau und der Inbetriebnahme Anlagenvolumen 2006: 500 Roboter pro Jahr Forderung: Organisation für schnelleres Engineering Prozessverbesserung Fehlerreduzierung Optimale Ressourcennutzung 19 Bildquelle: Audi und Mind8 Schneller durch parametrische Grundfunktionen hohe Modularität und Standardisierung.

15 Strukturierung Baukasten beschleunigt den Entstehungsprozess und vermeidet Fehler (Mind 8) Ordnungsschema, Systematische Gliederung der Erzeugnisstruktur und Datendurchgängigkeit: z.b. Funktion Greifen mit Parametrierung (Ausprägung Greifer, Anzahl Spanner, Gruppierung Ventile) Baugruppe Bildquelle: Mind8 Roboter Framer Pneumatikplan Schaltplan (EPLAN) SPS-Programm (S7) Simulation (WinMod)

16 Produktentstehungsprozess aus Sicht des Maschinenbauers Produktentstehung beim Endkunden Produktentstehung beim Maschinenbauer Endkunden Maschinenbauer Portfolio und Produktdesign Maschinenbetrieb Maschinenkonfiguration Beispiel Beispiel Maschinenkonstruktion Inbetriebname Beispiel

17 Virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen Die Virtuelle Inbetriebnahme basiert auf einem Simulationsmodell, an der die reale oder virtuelle Steuerung mit dem Steuerungsprogramm getestet werden kann. Reale Maschine Reale Steuerung Reale Steuerung Virtuelle Maschine Virtuelle Steuerung Virtuelle Maschine Moritz Zingsheim Fertigungsautomatisierung Universität Siegen

18 Produktentstehungsprozess aus Sicht des Maschinenbauers Produktentstehung beim Endkunden Produktentstehung beim Maschinenbauer Endkunden Maschinenbauer Portfolio und Produktdesign Maschinenbetrieb Maschinenkonfiguration Beispiel Beispiel Maschinenkonstruktion Inbetriebname Beispiel

19 Beispiel: Produktivere Teileproduktion mit Werkzeugmaschinen durch Simulation Absicherung von Bearbeitungsprogrammen in der Serie verbessert die Maschinenauslastung und sichert den Anlauf ab Virtuelle Maschine wird mit realer Steuerungssoftware und Maschinendaten betrieben Virtuelle Steuerung Daten 3D-Simulation mit Kollisionserkennung und Materialabtrag Daten von Maschine, Werkzeugen und Aufspannungen

20 Mittelständige Unternehmen können von der Aero- und Automotive-Industrie lernen Situation heute Verbesserungspotenziale Projektspezifische Lösungen Fachübergreifende Zusammenarbeit verbesserungsfähig Innovationsdruck Mehrfache Abstimmung, Synchronisation, zeitintensive Informationsbeschaffung Mechatronische Prozessintegration organisieren Einsatz Simulation erproben und einführen

21 Resümee: Die Digitale Fabrik und Maschinensimulation ist Realität und entwickelt sich kontinuierlich Nutzen: Zeitersparnis / Produktivitätsgewinn Transparenz/Qualität der Datenbestände gesteigerte Standardisierung Fehlervermeidung Für Maschinenhersteller: Chance Geschäftserweiterung Aufwand / Skalierbarkeit ist abhängig von den bestehenden Planungs- und Produktionsprozessen sowie der Systemlandschaft. (Bisher wenige KMU) Daher: Aufwandsabschätzung zur Einführung über Pilotprojekte

22 Vielen Dank! Ihr Partner für Themen der Informationsverarbeitung in der Fertigungsautomatisierung und Montage Prof. M. Weyrich Fertigungsautomatisierung Universität Siegen

23 Backup Prof. M. Weyrich Fertigungsautomatisierung Universität Siegen

24 Fortschritt 70er Jahre 80er Jahre 90er Jahre 2000er PC und Netzwerke Digitale Fabrik Prozessketten Product Lifecycle Management (PLM) Bildquelle: Siemens, Wiki 2D CAD NC/CNC CAD, CNC 3D CAD CAM/CNC- Kette CIM Ansätze Digitales Produkt Simulation Lean Production Digitale Tools für Prozessund Ressourcenplanung Rechnereinsatz Verzahnung der Prozesse, Datenmanagement und Simulation

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