Revolution im Anlagenengineering:

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1 Revolution im Anlagenengineering: Aktuelle Lösungen und Potentiale mit SIMATIC Automation Designer Steffen Weber Automation Systems Industry Automation Siemens AG, Nürnberg

2 Agenda Digital Engineering im Rahmen der Digitalen Fabrik Ganzheitliches Konzept für mechatronische Objekte Anlagenengineering mit Automation Designer Optimierter Engineering Workflow Konzept von SIMATIC Automation Designer Ganzheitliche Optimierung der Automatisierungslösung Ausblick: Digital Engineering in der Zukunft 2

3 Digital Engineering im Rahmen der Digitalen Fabrik Nur zur internen Verwendung

4 Die Digitale Fabrik, ein umfassender Ansatz Der Ansatz der Digitalen Fabrik nach VDI 4499 ist umfassend ausgelegt, in der Umsetzung heute jedoch v. a. auf das Engineering beschränkt Strategie Getrennte Welten reale Fabrik Entwicklung Anforderungen Des Marktes Service & Instandhaltung Entwurf Verkaufs & Auftragserfassung Betrieb, Auftragsmanagement Stücklisten Projekt management Von der Idee Vertrieb & Externe Logistik Serien- Produktion Prototyp Digital Mockup Die Digitale Fabrik bis zum Produktlebensende Externe & Interne Logistik Produktions- Planung Montage &. Fertigungsprozess planung Planung der Fertigungsanlagen Montage & Inbetriebnahme der Fertigungsanlagen Anlauf- Management Inbetriebnahme digitale Fabrik 4

5 Integriertes Portfolio zur Steigerung der Produktivität Kombiniertes Angebot von Siemens Automatisierungstechnik und Siemens PLM Software über den gesamten Produktlebenszyklus steigert die Effizienz 5 Siemens PLM Software (UGS) Digital Factory CAM CAE Factory design Idea Service Product design CAD CAD PLM Product Lifecycle Management Digital collaboration Sales Logistic TIA Totally Integrated Automation TIP Totally Integrated Power Funktionales Engineering der Automatisierung SPS Programmierung Automation design Production Production Automatisierungs- Systeme Kommunikation Antriebssysteme Sensorik und Analytik Manufacturing Execution Systems Niederspannungsversorgung

6 Innovatives Kooperations- Netzwerk Der Wissensaustausch über den gesamten Wertschöpfungsprozess schafft durchgängige Innovationsnetze Factory design Idea Product design CAD PLM Product Lifecycle Managemen t Digital collaboration TIA Totally Integrated Automation Digital collaboration: Knowledge exchange in seamless innovation networks based on open communication TIP standards Totally Integrated Power Automation design Production Production 6

7 Digital Engineering für automatisierte Anlagen

8 Anforderungen der Anwender an das Engineering weniger Komplexität, mehr Funktionalität und verringerte Realisierungszeiten! Funktionalität Produktionslebenszyklus Design & Engineering Betrieb Wartung Installation & Inbetriebnahme Modernisierung Erweiterung Komplexität Zeit über den kompletten Lebenszyklus einer Produktionsanlage in allen Branchen 8

9 Aktueller Engineering Workflow Die Mechanik und die Elektrik arbeiten heute sequentiell in getrennten Welten Lieferant Mechanik: Anlagenauslegung 3D- Konstruktion Fertigung OEM: Anlagenplanung, Layoutplanung, Standards Montage Inbetriebnahme SOP Baustelle: Lieferant Elektrik: Elektrokonstruktion SPS- Programmierung Fertigung 9

10 Durchgängig wertvolle Zeit sparen! Nur eine durchgängige Sicht über alle Stufen der Produktion hinweg ermöglicht eine kürzere Realisierungszeit! Gestern Heute Morgen Prozess seriell seriell, durch Tools verkürzt parallel Ebene Produkt Verfahren Mechanik Elektrik Automatisierung Zeit Zeit Zeit Weitere Optimierung durch individuelle Werkzeuge ist weitgehend ausgeschöpft 10

11 Zeitersparnis aufgrund eines neuen Engineering Workflows Engineering-Workflow auf einem gemeinsamen Engineering-Modell für Mechanik und Elektrik Morgen parallel Zulieferer Mechanik: Anlagen- Design 3D- Design Herstellung OEM: Anlagenplanung, Layout-Planung, Standards PLC- Programmierung Funktionsorientiertes Engineering- Modell Anlage: Aufbau Inbetriebnahme SOP 11 Zeit Elektrisches Design Zulieferer elektrische Ausstattung: Produktion

12 Betriebsmittelsicht in SIMATIC Automation Designer Mechanik Automatisierung Betriebsmittel Lichtschranke Motor Office Tools Elektrik 12

13 RU RF R U HT KF K F RU R U RF KF HT K F KF KF R U RF KF KF KF QV SIMATIC Automation Designer... für die optimale Generierung der Automatisierungslösung s Mechanik Funktionales Engineering Elektrik und Automatisierung Digitale Fabrik CAD-Systeme Prozess Design-Tools / Digitale Fabrik 2D-/ 3D CAD- Layouts Automation RU RF? KF RU KF RF KF KF RU KFRU KF KF KF HT HT SPS und Visualisierung E-CAD SPS Programm HW Konfig NW Konfig HMI Programm Schaltpläne, Kabelpläne Planungsdaten aus der Mechanik Stücklisten z.b. Excel, XML Designer Dokumentation Projektdokumentation 13 Übertragung und Abgleich von Daten aus vorangehenden Planungsphasen Anbindung von benachbarten Software-Tools Generierung der Daten für die Zielsysteme

14 Digital Engineering Konzeptübersicht Daten der Betriebsmittel Hardware-Vorlagen Software-Vorlagen HMI-Vorlagen Weitere Sensoren Kommerzielle Daten Elektrische Stückliste usw. Automation Designer Vorlagenerstellung Betriebsmittel Lichtschranke Motor Erstellung wiederverwendbarer Vorlagen für Betriebsmittel Grafische Projektierung der Automatisierungs- Lösung CAD-Pläne Über Bibliotheken verfügbar Grafische Spezifikation Projekt-Generierung E-CAD Project Layout Betriebsmittel Liste 14 HMI- SPS-Projekt Projekt

15 Generelle Beschreibung der Arbeitsweise mit Automation Designer 4 PLC- Hardware HMI 3 PLC Software Conveyor MES General 3rd-Party Software Electrical Parts List

16 Projekt- Hierarchie Anwender Bibliotheken Grafische Konfiguration Funktionale Gruppen 16 Property-View

17 Offenheit als Basis-Systemeigenschaft Für... branchen- und anwenderspezifische Erweiterungen die Integration in heterogene Systemumgebung die Austauschbarkeit gemeinsam genutzter Daten die Abbildung beliebiger Anwenderstandards für die Automatisierung Automation Designer bietet... Datenschnittstellen für einfache Datenkopplung Funktionsschnittstellen für enge Anbindung Integration in die Workflows der Anwenders Integration in anwenderspezifische Tool-Landschaft Unterstützt beliebige Anwenderstandards für die Automatisierung 17

18 Betriebsmittel Allgemeine Beschreibung Abbildung in der Bibliothek RBD_1D1S Betriebsmittel (Rollenbahn, 1Geschwindkgeit, 1Richtung) Details der Objekt-Vorlagen FB RBD_1D1S Symbole Meldungen Dokumentation E-CAD Zugeordnete Objekte Auszug aus HMI HMI RBD_1D1S 18

19 Generieren der Automatisierungslösung Generieren der HW-Konfiguration Generieren des Step-Projektes Die Bezeichnungssystematik findet sich in der HW und SW wieder Alle, zu der Gruppe SKDemo zugeordneten Ressourcen liefern Informationen für das Gesamtprojekt 19

20 Hantierung von mechatronischen Objekten Global Library DXF_RF_1R1G1 Software-Vorlagen für die S7 =100RF_003 =100RF_004 Einspeisung Energiebus 1L13AC 50Hz 400V Cu ---mm 2 1L2 1L3 Stromlaufpläne der Rollenbahnen Die Instanziierung und die Generierung führen dazu, dass für jede Rollenbahn die E-CAD Vorlagen instanz-spezifisch parametriert und die Einspeisungen erzeugt werden 20

21 E-CAD Integration mit eplan electric P8 Automatische Übernahme der E-CAD Templates Direkte Erstellung des eplan electric P8- Projekts aus den AD Projektdaten Konsistente Generierung der Hardwareunterlagen Nahtlose Integration von eplan electric P8 in das AD User-Interface Automation Designer Extension Package EP eplan electric P8 Projektdaten Automation Designer Produktbibliothek 21

22 Ganzheitliche Optimierung der Engineering-Prozesse Ganzheitliche Optimierung und Produktivitätssteigerung bis in den Anlagenbetrieb Mech Aut Permanente Planungsbereitschaft Lückenlose, fehlerfreie Dokumentation Bedienen und Beobachten anhand des Planungsmodells Wissensdatenbank für zukünftige Projekte Bibliothek SIMATIC Automation Designer Projektdaten Durchgängiges, layoutbasiertes Engineering Generierung von HW, SW 22 Absicherung durch virtuelle E-CAD Inbetriebnahme STEP 7 / WinCC

23 Weltweite Zusammenarbeit im Digital Engineering mit Automation Designer und Teamcenter Verteiltes System zur vernetzten Zusammenarbeit von Anlagen-Betreibern und Lieferanten im Life-Cycle von Anlagen Alle 23Daten SAK / Komponenten Automation Designer sind überall April und 2008jederzeit verfügbar. Steffen Weber Industry Automation

24 Nutzen von Digital Engineering für automatisierte Anlagen Produktivitätssteigerung durch... Höhere Planungsqualität durch Überwindung der Grenzen zwischen Mechanik-, Elektrokonstruktion und Automatisierung Aufwandsarme layout-orientierte Projektierung Reduzierung der Engineeringzeiten durch Wiederverwendbarkeit, Datendurchgängigkeit und Transparenz Zukünftig: Schneller Produktionsstart und geringes Inbetriebnahmerisiko durch virtuelle Inbetriebnahme Digital Engineering Optimierung des gesamten Production Life Cycle 24

25 Digital Engineering im Zusammenspiel mit der Digitalen Fabrik

26 Automation Designer im Zusammenspiel mit Siemens PLM Software Digital Manufacturing für Prozess / Mechanik Process Designer Teamcenter Manufacturing Digital Engineering für Automation Automation Designer E-CAD SPS, HMI-code Dokumentation Highlights: Integriertes mechatronisches Anlagen Engineering Vollständige Code Generierung Virtuelle Inbetriebnahme Process Simulate Commissioning Virtuelle Inbetriebnahme Möglicher Systemausbau für die Verbindung von digitaler und realer Fabrik: Automation Designer als Datengrundlage für die Automatisierung 26

27 Virtuelle Inbetriebnahme: - Übergang von der digitalen zur realen Fabrik Tecnomatix Process Simulate Commissioning Beispiel Cockpit Montage S7 SPS HW + SW Operator panel HMI Video 27

28 Ausblick: Digital Engineering in der Zukunft

29 Wiederverwendbarkeit von Komponenten Die Verfügbarkeit eines aktuellen virtuellen Anlagenmodells ermöglicht die Wiederverwendbarkeit von Anlagenkomponenten Virtuelle Anlage Kundennutzen Inbetriebnahme Digitale Fabrik Steuerung, Visualisierung, Wartung reale Fabrik Modernisierung und Wiederverwendbarkeit Verwendung der Planungsund Engineeringdaten für den Anlagenbetrieb und die Wiederverwendung Virtuelle Mechatronische Anlagenkomponenten vereinfacht die Umrüstung Leichte Neukonfiguration der Produktion basierend auf dem virtuellem Modell Abgesicherter Wiederanlauf mit virtueller Inbetriebnahme 29

30 Das Design für Mechanik und Steuerung wird in den nächsten 10 Jahren konvergieren PLM SW Anbieter PLC SW und HW Anbieter Mechanisches Design Automatisierungs- & Steuerungsdesign Betrieb heute SPS mittelfristig Mechanisches Design Automation Designer Steuerungsdesign Betrieb SPS langfristig >10 Jahre Integriertes Mechanik, Automatisierungs- & Steuerungsdesign SPS Codekonverter Betrieb SPS Kunden profitieren vom großen Produktivitätspotential aus der Verknüpfung des Designs für Mechanik und Steuerung 30

31 Vielen Dank! Die Fabrik der Zukunft existiert digital 31