Virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen Dr.-Ing. Dieter Scheifele Geschäftsführender Gesellschafter ISG Unternehmen - ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Geschäftsfelder ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Dr.-Ing. Dieter Scheifele Geschäftsfeld ISG-kernel (seit 1987) Steuerungssoftware CNC, RC, Motion Control Kunden Steuerungshersteller sowie Maschinen- und Anlagenbauer Geschäftsfeld ISG- (seit 2005) Simulationssoftware virtuelle Inbetriebnahme (VIBN), Hardware-in-the-Loop in Echtzeit (1ms), Simulation-Based-Engineering Kunden Maschinen- und Anlagenbauer, Engineering-Büros (Integratoren), Anlagenbetreiber ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 2 1
3 MKS CAD Machine Konstruktion Design FEM Beschaffung & Assembly Montage Simulation im Maschinenbauunternehmen PPS- System FiBu Nachbesserungen Störungen Steuerungstechnische Inbetriebnahme Scheduled Geplante delivery Auslieferung date Zeitachse Auslieferungsdatum unterliegt betriebswirtschaftlichen Interessen Störungen werden nicht kalkuliert, Steuerungstechnische Inbetriebnahme entzieht sich der Kontrolle durch das PPS-System 4 Üblicher sequentieller Workflow und seine Steuerung 2
5 Mechanik- Konstruktion Systematische Funktionsbeschreibung nicht verfügbar 51% des Gesamtaufwandes EK Ersatzweise Erstellung Beschaffung von Informationen Empirische Funktionsbeschreibung Konstruktionszeichnungen Elektro- Konstruktion Software- Entwicklung Stromlaufplan Software (NC,SPS) ORGANIZATION_BLOCK... TITLE = Hauptprogramm // 06.09.2004 User: X VERSION : 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 : BYTE;... Mangelnder Informationsfluss in vielen Maschinebauunternehmen Wie funktioniert Was? Abläufe Wirkzusammenhäng, regulärer/irreguläre Betriebszustände Bedienfunktionen Grenzwerte dynamische Eigenschaften Notizen Funktionsbeschreibung Werkzeugwechsler Fa. Grob Regelbasierende Beschreibung Formelle Funktionsbeschreibung Modellierung z.b. regelungstechnische Verhaltensmodell 6 Funktionsbeschreibung und Verhaltensmodell 3
Beschaffung von Informationen Test Verkabelung Steuerungstechnische Inbetriebnahme Bereitstellung von SPS-Funktionen CNC-Funktionen Bedienungsoberfläche (HMI) Dokumentation Test Funktionalität Test Sicherheit Abnahme Optimierung Technologie Produktivität 7 Teilaufgaben der steuerungstechnischen Inbetriebnahme 8 Nachbesserungen Steuerungstechnische Inbetriebnahme Unterbrechnung Unterbrechnung Unterbrechnung Unterbrechnung Ursachen: Unterbrechnung Montagefehler Konstruktionsfehler Komponentenausfall Kundennachforderungen Unterbrechnung Verzögerung Auswirkungen der Nachbesserungen 4
Machine Konstruktion Design Fertigung & Assembly Montage Simulation im Maschinenbauunternehmen PPS- System FiBu Nachbesserungen Störungen Steuerungstechnische Inbetriebnahme Verlorene Qualität / Funktionalität, die beim Kunden nachträglich hergestellt werden muss zusätzliche Kosten und Imageschaden Scheduled Erzwungene delivery Auslieferung date.. beim Kunden Zeitachse 9 Auswirkungen der Verzögerungen 10 Braucht man zur steuerungstechnischen Inbetriebnahme die fertige Maschine? 5
Mechanik- Konstruktion Systematische Funktionsbeschreibung Prüfen der Steuerungslösung (Steuerungen und Programme) Optimieren zur Produktivitätssteigerung Störungsmanagement Verhaltensmodell Konstruktionszeichnungen Elektro- Konstruktion Software- Entwicklung Stromlaufplan Software (NC,SPS) ORGANIZATION_BLOCK... TITLE = Hauptprogramm // 06.09.2004 User: X VERSION : 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 : BYTE;... 11 Virtuelle Inbetriebnahme Beschaffung von Informationen Test Verkabelung Steuerungstechnische Inbetriebnahme Bereitstellung von SPS-Funktionen CNC-Funktionen Bedienungsoberfläche (HMI) Dokumentation Test Funktionalität Test Sicherheit Mit einer systematischen Konstruktionsbeschreibung im Idealfall als Verhaltensmodell ausgeführt könnte man die Erfassung von Informationen im zeitkritischen Ablauf vermeiden. Abnahme Optimierung Technologie Produktivität 12 Potential der virtuelle Inbetriebnahme 6
Bereitstellung von SPS-Funktionen CNC-Funktionen Erstmaliger Aufwand: Aufgabe: herstellerspezifische Maschinenkonzepte mit standardisierter Automatisierungstechnik verbinden nicht selten 1Mio EUR und ein, zwei Jahre Entwicklungszeit Erschwerend: europäische Maschinen- und Anlagenbauer dürfen, wollen oder können keine zwei identischen Maschinen verkaufen numerische Steuerungen mit ihren SPS-Systemen sind mittlerweile im Kern Produkte des Consumer-Marktes ( PC-Markt, Microsoft-Markt ) und verändern sich mit dem entsprechenden Evolutionstempo Und: die mehrheitlich eingesetzten Entwicklungswerkzeuge erlaubten keine Wiederverwendung: Copy and Paste statt Objektorientierung! 13 Bereitstellung von SPS- und CNC-Funktionen Verhaltensmodell Steuerungsfunktionen Ausgänge Eingänge Positionen der 3-D-Module Verhaltensmodell der Maschine (teilweise gekoppelte Übertragungsstrecken) Simulationssystem zur virtuellen Inbetriebnahme 14 Steuerungstechnische Inbetriebnahme am Simulationssystem 7
Eigenschaften des Simulationssystems: besteht aus gekoppeltem Steuerungs- und Maschinenteil Maschinenteil ( virtuelle Maschine ) ist abstrakter Simulator (kein physikalischer) Steuerungsteil: abstrakter Simulator reale Steuerung virtuelle Steuerung auf Consumer-Computer (PC) virtuelle Steuerung auf Basis der Originalsteuerungssoftware auf Consumer-Computer (PC) SiLS Software in the Loop Simulation Maschinensimulator läuft als weitere Task auf der Steuerungshardware Maschinensimulator wird wie Maschine an die Steuerung angeschlossen 15 HiLS Hardware in the Loop Simulation Systeme zur virtuellen Inbetriebnahme 16 NCU 1, NCU 2, NCU 3 PLC 1, PLC 2,... Optionspaket 1 Optionspaket 2 Messmittelverwaltung Werkzeugverwaltung Prozesssteuerung Zyklenpaket 1, Zyklenpaket 2... Palettenverwaltung HMI 1, HMI 2,... Leitsystem 1, Leitsystem 2,... Moderne Steuerungen sind komplexer als PC für die Büroanwendungen. Ergebnisse von Simulatoren solcher Systeme sind nur eingeschränkt aussagekräftig. 16 Komplexität realer Steuerungen 8
17 Der Vorteil, der Koppelung der virtuellen Maschine an die originale Steuerungstechnik liegt darin, dass das tatsächliche Verhalten der Steuerungstechnik in Hard- und Software (konkrete Installation!) in der Prüfung auf Anforderungserfüllung berücksichtigt wird. Vorteil der Verwendung realer Steuerungstechnik Übertragungsfunktion G(s) Gewichtsfunktion g(t) mit g(t) G(s) Steuerung digitales System Feldbus A/D-Umsetzung D/A-Umsetzung Steuerungstechnische Realisierung Eingangssignal analoge Signale Ausgangssignal Analoge Signale Maschine analoges System Ideale (analoge) Steuerungstechnik zur Steuerung einer Maschine Eingangssignal Ausgangssignal Maschine analoges System 18 Wirkungsweise der steuerungstechnischen Realisierung 9
Digitale Steuerungsfunktion 46 255 47 262 48 282 49 200 50 167 46 82 47 102 48 165 49 187 1 Abtastung und A/D-Wandlung D/A-Wandlung und Halten t t Tiefpass Tiefpass Analoge Signale Analoge Signale Maschine analoges System Die Signalabtastung erfolgt mit einem extrem kurzem Impuls zu Zeitpunkten n. Dieses Zeitsignal stellt sich im Frequenzbereich als Spektrallinien im Abstand mit der Amplitude dar: A ω 1 2 t 19 Abtastung analoger Signale Wird das analoge Eingangssignal mit dem Abtastsignal abgetastet, so ist dies mathematisch eine Multiplikation beider Signale:. Im Frequenzbereich des so abgetasteten Zeitsignals wird sich also das ursprüngliche Spektrum an jeder Spektrallinie des Abtastsignales durch Faltung wiederholen: 1 Nyquist-Shannon-Abtasttheorem: 1. Das Abtastsignal und das an die D/A-Wandlung bereitgestellte Signal muss einem festen, äquidistanten Zeitrhythmus folgen. 2. Das Spektrum des von der Maschinen kommenden Signals muss ohne wesentliche Informationsverluste durch einen Tiefpass begrenzt werden können. 3. Das verbleibende Signal muss so schnell abgetastet werden, dass sich in die Spektren nicht überlappen! 4. Nach der analogen Bereitstellung des Signales muss wieder ein gleicher Tiefpass folgen. 20 Folgen der Abtastung für die steuerungstechnische Realisierung 10
21 Zur Erläuterung des Abtasttheorems Also: Die reale Steuerungstechnik ist ein Echtzeitsystem im Sinne des Nyquist- Shannon-Abtasttheorems (deterministisches, äquidistantes Abtasten und Verarbeiten), das in seinen Kenngrößen (Abtastfrequenz) vom Verhalten des zum Anschluss vorgesehenen analogen Maschinenbaus vorgegeben wird. Sowieso: Für die Qualität der Simulationsergebnisse ist entscheidend, wie exakt der abstrakte Maschinensimulator das Verhalten der realen Maschine nachbilden kann. Dann aber: Idealerweise erfüllt das Simulationssystem für virtuelle Maschinen das Nyquist- Shannon-Abtasttheorem selbst. Dazu muss es echtzeitfähig sein. 22 Ergebnis der Betrachtung der digitalen Signalverarbeitung 11
Produkt - Eigenschaften und Funktion Industrielle Steuerungstechnik GmbH Wie definiert ISG- Steuerungsechtzeit? Real-time classes and application areas (IAONA classification) common solutions Building technology, control and automation levels, trouble-free processes, storage systems ISG- Conveying systems, simple controls, majority of all automated systems Machine tools, fast processes, robots Highly dynamic processes, electronic drives 1µs 10µs 100µs 1ms 10ms 100ms 1s 10s ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 23 Automatisierungsgerät CNC, SPS Digitale Steuerungsfunktion Steuerungstechnik Feldbus Peripheriegeräte Umrichter, I/O-Klemmen Abtastung und A/D-Wandlung D/A-Wandlung und Halten Tiefpass Tiefpass Tiefpass Tiefpass D/A-Wandlung und Halten Abtastung und A/D-Wandlung Maschinensimulator/virtuelle Maschine Analoge Signale Digitale Verhaltensmodell 24 Vollständiges Simulationssystem zur virtuellen Inbetriebnahme 12
Automatisierungsgerät CNC, SPS Feldbus Feldbusgekoppelter Maschinensimulator 25 Digitale Steuerungsfunktion Steuerungstechnik Automatisierungsgerät CNC, SPS Digitale Steuerungsfunktion t t Speicherkoppelung über feldbusneutrale Schnittstelle Digitales Verhaltensmodell t t Consumer-Gerät PC Digitale Steuerungsfunktion Digitales Verhaltensmodell virtuelle Maschine t Digitales Verhaltensmodell t t Verschiedene reduzierte Simulationssysteme Produkt - Eigenschaften und Funktion Industrielle Steuerungstechnik GmbH ISG- kundenspezifische Realisierungsoptionen Option Steuerung Simulation Anlage / Maschine HILS Hardware-in-the-Loop Simulation/VIBN Feldbus Feldbus 1:1 1-Rechner-Lösung Steuerungsrechner als Simulations-Arbeitsplatz Feldbus Feldbus 1:1 steuerungsintegrier te Simulation Simulation/VIBN als Mehrwert der Maschinensteuerung Feldbus ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 26 13
Beschaffung von Informationen Bereitstellung von SPS-Funktionen CNC-Funktionen Bedienungsoberfläche (HMI) Steuerungstechnische Inbetriebnahme Verlegung in die zeitunkritische Phase Dokumentation Test Verkabelung Test Funktionalität Test Sicherheit Abnahme Optimierung Technologie Produktivität 27 Potential der virtuellen Inbetriebnahme Machine Konstruktion Design virtuelle Maschine Fertigung & Assembly Montage Steuerungstechnische Inbetriebnahme Wirkung der virtuellen Inbetriebnahme PPS- System FiBu Nachbesserungen Sicherheitspuffer 28 Scheduled Geplante delivery Auslieferung date Zeitachse Workflow mit virtueller Inbetriebnahme 14
29 Mechanik- Konstruktion Systematische Funktionsbeschreibung nicht verfügbar 51% des Gesamtaufwandes EK Ersatzweise Erstellung Beschaffung von Informationen Empirische Funktionsbeschreibung Konstruktionszeichnungen Elektro- Konstruktion Software- Entwicklung Stromlaufplan Software (NC,SPS) ORGANIZATION_BLOCK... TITLE = Hauptprogramm // 06.09.2004 User: X VERSION : 1.0 VAR_TEMP OB1_SCAN_1 : BYTE;... Mangelnder Informationsfluss in vielen Maschinebauunternehmen Virtuelle Inbetriebnahme Industrielle Steuerungstechnik GmbH Zielsetzung: Simulation Based Engineering Konzeptphase Engineering Konstruktion virtuelle Inbetriebnahme Beschaffung Montage IBN / FAT Betrieb Service Verifikation der Ideen Validierung der Lösungen Test und Optimierung der Realisierung Service- Unterstützung ISG- - durchgängige Nutzung als Referenz / dynamisches Pflichtenheft ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 30 15
Disziplinübergreifendes Verständnis über einheitliche Bibliotheken Maschinenkinematik Logik Sensorik, Aktorik, Antriebe Materialfluss, Bänder, Werkzeughandling, Magazine Regelungstechnik 6-Achs-Kinematik mit Sercos-Anbindung < 20 Bausteine 31 Modellierung des blockbasierenden Verhaltensmodelles 32 E/A-Link TwinCAT als Echtzeitplattform und zur Anbindung an Fremdsteuerung Modelleinbindung in Steuerungsumgebung TwinCAT 16
Antriebsachse mit unterschiedlicher Detaillierung Bypass : Soll = Ist PT1 / 2 : Verzögerung bzw. Schwingfähigkeit Regler + Streckenmodell: > 30 Parameter Quasi kein Modellie- rungs- Aufwand Erhöhter Modellierungs- und- Parametrie- rungs- Aufwand Sollposition Ziel: So einfach wie es für die Simulationsaufgabe erlaubt ist Istposition 33 Skalierbare Modellierung 34 Regler-/Streckensimulation 17
35 Regler-/Streckensimulation Untersuchung der Auswirkung der Rastkraft als Störkraft auf das Modell Reversierfahrt bei v = 10 mm/s Momentenbildender Strom über Weg Modell (rot) mit realer Stellkraft aus Umrichter als Störkraft Gesamtmodellqualität könnte durch Abbildung/Messung der Rastkräfte deutlich erhöht werden! 36 Regler-/Streckensimulation 18
37 Vorteile einer Maschinensimulation in Echtzeit Deterministisches Verhalten des Simulators gegenüber der Steuerung Identisches Modellverhalten bei mehreren Simulationsläufen (z.b. keine Beeinflussung durch Virenscanner oder Mail-Programm Windows-Tasks) Identische Steuerungskonfiguration wie an Originalmaschine Herstellerunabhängig, da Feldbus neutrale Schnittstelle zu vielen Steuerungen ist Hardware-in-the-Loop-Simulation und Modellerstellung 38 Unterschiedliche Steuerungs- Simulator-Visualisierungs-Szenarien Simulations-PC mit der Möglichkeit zur Anbindung mehrerer Feldbusse gleichzeitig und damit auch mehrerer realer Steuerungen Automatische Generierung einer Multi-Slave-Konfiguration zur Repräsentation der Antriebs- und IO-Busteilnehmer aus der Steuerungskonfiguration Mehrere Steuerungen mit mehreren Simulation-PC und einer gemeinsamen Visualisierung möglich Hardware-in-the-Loop-Simulation mit mehreren Steuerungen 19
39 Reale Komponente Ziel beim Kunden: Firmeneigene Bibliothek Validierte Teilmodelle Schnelle Modellierung Automatisierte Modellgenerierung Virtuelle Komponente Klasse Objektorientierung zur Wiederverwendung 40 Weitere Online Diagnose- und Bedienwerkzeuge Anzeigen, Taster, Schalter, Schieberegler... Scope zum Anzeigen aktueller Werte EA-Ebene oder modellintern Speichern getracter Daten als *.csv -Dateien Modellinteraktion für Simulationsexperimente 20
best practice Lösungen Industrielle Steuerungstechnik GmbH ISG- im Anlagen und Maschinenbau Fa. HEITEC AG Motivation / Zielsetzung kurze Projektlaufzeiten steigende Variantenvielfalt und hohe Umrüstzeiten Kosten- und Termindruck Einsatz der virtuellen Anlage/Maschine für die Inbetriebnahme mit realen Steuerungen Visualisierung des Automatisierungsprozesses in 3D Hauptvorteile Anwender und Betreiber kurze Inbetriebnahmezeiten und bessere SW- Qualität Test auch extremer Situationen ohne Risiken Wiederverwendbarkeit der mechatronischen Module Generierung verbesserter Abnahmekriterien Optimierung von Service und Wartung ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 Schulung und Weiterqualifikation von Mitarbeitern ISG 2014 41 best practice Lösungen Industrielle Steuerungstechnik GmbH ISG- für komplexe Bearbeitungszentren (BAZ) Fa. Grob / Daimler Motivation / Zielsetzung BAZ für die Serienfertigung von Motorblöcken (2 WZ-Spindel, 2 WZ-Magazine mit je 34 Werkzeugen) Optimierung der Produktivität in Abhängigkeit von Maschine und steuerungstechnischen Komponenten Optimierung von Taktzeiten und professionelle Beherrschung von Störsituationen Reduzierung der Inbetriebnahmezeiten Hauptvorteile - Hersteller deutlich reduzierte Inbetriebnahmezeiten umfangreicher Test der Funktionalität Optimierung und Test von alternativen Abläufen Hauptvorteile - Betreiber Optimierung der Taktzeiten (NC-Programme) Kollisionskontrolle Training des Fachpersonals ohne Maschinenbelegung ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 42 21
43 Simulationsarbeitsplatz bei der Fa. Grob, Mindelheim best practice Lösungen Industrielle Steuerungstechnik GmbH ISG- für CNC-Bearbeitungszentren Fa. CHIRON Motivation / Zielsetzung große Vielfalt an optionalen Funktionen Einsatz verschiedener CNC-Steuerungen (Siemens, Bosch, Heidenhain, Fanuc) Test verschiedener Konfigurationen Test neuer Ideen, z. B. Werkzeugwechselstrategien Verkürzung der Durchlaufzeiten (Auftragsbearbeitung) höhere Zuverlässigkeit ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 Hauptvorteile - Taktzeitoptimierung - Anwender Test von Störsituationen z. B. kritischer Werkzeugwechselsituationen und fehlerhafter Werkzeugvorbelegungen reale Zeitachse hilft bei der Beurteilung der Abläufe Erkennen und Messen von Nebenzeiten an virtueller Maschine getestete Steuerung funktioniert ohne weitere Maßnahmen an der realen Maschine ISG 2014 44 22
best practice Lösungen Industrielle Steuerungstechnik GmbH ISG- für Spritzgieß-Maschinen - Fa. KraussMaffei Motivation / Zielsetzung große Vielfalt an optionalen Funktionen und Baureihen in verschiedenen Baugrößen elektrisch und hydraulisch angetriebene Maschinen - Schließkräfte bis zu 54.000 kn Prozess-Regelung durch die Steuerung Betriebspunkte an der realen Maschine nahezu nicht reproduzierbar ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 Hauptvorteile - Anwender (Steuerungstakt = Fedbustakt = Simulationstakt = 1ms) automatische Generierung der Simulationsmodelle Simulation der Kinematik, Logik und Dynamik (Hydraulik) signifikante Reduzierung der Durchlaufzeiten Simulationsmodell für jede ausgelieferte Maschine Amortisierung des Initialaufwandes bereits im 1. Jahr ISG 2014 45 best practice Lösungen Industrielle Steuerungstechnik GmbH ISG- für Hydrotester-Anlagen - Fa. BROSIS / PWS Motivation / Zielsetzung komplexe Automatisierungsaufgaben mit Risiken bei erstmaliger Verwendung von Antriebs- und I/O-Komponenten Forderung nach höherer Zuverlässigkeit der kundenspezifischen Applikationen Notwendigkeit zur Verkürzung der realen Inbetriebnahmezeiten Reduzierung von Serviceeinsätzen ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 Hauptvorteile - Anwender / Hersteller Test von Kinematik, Logik, Dynamik (Hydraulik) und Materialfluss in einem Simulationsmodell Reproduzierbarkeit von regulären Abläufen und Störsituationen in Echtzeit deutliche Reduzierung der Inbetriebnahmezeiten Vorabnahme durch den Endkunden bereits an der virtuellen Anlage möglich ISG 2014 46 Vertriebsargument: professionelles Engineering 23
best practice Lösungen Industrielle Steuerungstechnik GmbH ISG- im Projektgeschäft Golfdach, Südkorea, Fa. TechnoWood Motivation / Zielsetzung Flexible Auslegung der Produktionsmaschine individuelle Werkstückgeometrie (Losgröße 1) mit enger Terminvorgabe für das Gesamtprojekt keine Reserve für etwaige Störungen / Rüstzeiten an der realen Maschine Hochlaufphase bei der Projektrealisierung nicht vorgesehen Hauptvorteile - Anwender / Hersteller Störungsfreie und termintreue Produktion über 3 Monate im 3-Schicht-Betrieb durch: Vorab-Simulation sämtlicher Bearbeitungsschritte (keine Freigabe ohne vorausgehende Simulation) Kollisionsüberwachung während der Bearbeitung Visualisierung ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 47 48 ISW-Steuerungslabor 24
49 70%-Inbetriebnahme einer Exeron HSC-Fräsmaschine innerhalb 3-Tages Workshop 50 Dynamiksimulation 25
51 Modellbeeinflussung Besonderheiten Software-in-the-Loop-Simulation in Echtzeit mehrere unabhängige, jeweils serielle 6-achsige Kinematiken zur Bewegung von Lichtquellen Lichtkegelsimulation Simulation der Lichtverteilung auf OP-Tisch Motivation Entwicklung eines Systems zur automatischen Operationsfeldausleuchtung 52 Simulation zur Ideenfindung 26
Abtragssimulation Präzise, fotorealistische Darstellung Arbeitsfortschritt in Echtzeit Abtra g ssimulation und Ko lisionserkennung /-vermeidung Kollisionserkennung Definition von Körperpaaren Anzeige und Meldung von Kollisionen 5 Angebot Wechselwirkung Wissen Angebotsmaschine vereinfacht Machine Konstruktion Design Baukasten Baukasten Steuerungstechnik virtuelle Maschinenobjekte Vereinfachte Modellierung Fertigung & Assembly Montage PPS- System Vereinfachte steuerungstechnische Inbetriebnahme FiBu Nachbesserungen Scheduled Geplante delivery Auslieferung date Zeitachse 54 Potential der virtuellen Maschine in der Angebotsphase 27
Machine Konstruktion Design Fertigung & Assembly Montage PPS- System Störungssuche mit der virtuellen Maschine FiBu Nachbesserungen Scheduled Geplante delivery Auslieferung date Zeitachse Störungsmeldung, Prozessparameter After Sales Service Nachrüstungen, Umrüstungen Virtuelle Inbetriebnahme neuer Komponenten in mit der virtuellen Maschine 55 Potential der virtuellen Maschine in der Kundenbetreuung Virtuelle Inbetriebnahme Industrielle Steuerungstechnik GmbH Wesentliche wirtschaftliche Vorteile Inbetriebnahmezeit - Reduzierung um bis zu 80% kürzere Projektdurchlaufzeiten reduzierte Hallenbelegungszeit Softwarequalität - wesentliche Steigerung bei gleicher Manpower Test von regulären und irregulären Betriebszuständen, HMI Performance kann durch alternative Abläufe risikofrei gesteigert werden Frühzeitige Fehlerbehebung spart Folgekosten Risikominimierung im Projektmanagement Qualität wird bereits im Büro realisiert Kunde erhält schon frühzeitig einen Eindruck über den Projektverlauf Abweichende Anforderungen werden rechtzeitig berücksichtigt Kostenminimierung bei der Inbetriebnahme vor Ort beim Kunden Vermeidung von Kollisionen sowie Fehlfunktionen und Ablaufproblemen Endlostest mit virtuellen Werkstücken und realen Produktionsdaten Erhebliche Verkürzung der Anbindung an weitere Automatisierungssysteme ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 56 28
Virtuelle Inbetriebnahme Industrielle Steuerungstechnik GmbH Zielprozesse bei Kunden Mechatronic Based R&D Simulation Based Engineering virtuelle Inbetriebnahme Produktion / Betrieb Angebot an den R&D-Bereich bewährte best practice - Lösungen Einführung eines durchgängigen Workflows (mechatr. Lösungen) Einsatz wiederverwendbarer Modul-Bibliotheken Hauptvorteile / Nutzen Angebot an das Engineering Simultan-Engineering auf Basis von best practice -Lösungen Etablierung eines professionellen Projektmanagements wiederverwendbare Modul- Bibliotheken Hauptvorteile / Nutzen Angebot an die Inbetriebnahme Virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) in harter Echtzeit (<= 1ms) Verwendung der realen Steuerungskomponenten (HILS) umfangreiche Tests bzgl. der Hauptvorteile Erfüllung der Spezifikationen / Nutzen Angebot an die Produktion Schattenanlage für die Optimierung der Produktionsprozesse sicherer Betrieb der realen Maschine Ausbildung des Bedienpersonals Hauptvorteile / Nutzen Produktentwicklungskosten um 20% reduzierbar Projektkosten um bis zu 30% reduzierbar Inbetriebnahmezeiten um bis zu 80% reduzierbar Optimierung der Performance um bis zu 10% time to profit um 30% kürzer Test von Lösungen bereits in der Konzeptphase wiederholbare Einsparungseffekte durch Lösungsbibliotheken Test auch kritischer Funktionen in Echtzeit zur Absicherung der Qualität Funktions- und Performancenachweis gegenüber dem Auftraggeber kürzere Durchlaufzeiten in der Endmontage und Inbetriebnahme keine Nachbearbeitung bei Kunden risikolose Schulung Einsparungen in Materialkosten Test mit virtuellen Werkstücken und realen Produktionsdaten Vermeidung von Kosten durch Kollisionen und Stillstandzeiten ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 ISG 2014 57 Produkt - Eigenschaften und Funktion Industrielle Steuerungstechnik GmbH Benchmark : ISG- Kriterium USP ISG- Handling Softwareplattform Echtzeitfähigkeit Externe Schnittstellen Feldbus-Unterstützung Werkstück- / Teilegeometrie Kopplung MATLAB/SimuLink Einführung der Simulation Schulung After Sales Support ISG-VIRTUOS Präsentation 2014 Benchmark und USP (exklusive Eigenschaften) wurden durch Kunden vorgenommen Look & Feel wie eine normale Windows-Anwendung moderne 64-bit-Architektur im Bereich der Visualisierungs- und der Echtzeitanwendung keine Restriktionen bzgl. Größe der 3D-Modelle harte Echtzeitfähigkeit (< 1ms) nutzt TwinCAT der Fa. Beckhoff zur harten, deterministischen Echtzeit-Simulation automatisierte Modellerstellung mit XML-Dateien Export in gängige Dateiformate von Monitoring-Daten Import von CAD-Daten für 3D-Darstellung Profibus / Profinet CAN / CANopen EtherCAT Ethernet/IP SERCOS Geometriemodell kann dynamisch verändert werden auch komplexe Automatisierungssysteme können vollumfänglich in Echtzeit simuliert werden direkter Import von.m-dateien Simulation ohne lokale MATLAB Installation möglich detaillierte Analyse der Anforderungen an das Werkzeug und die Projektorganisation Schulung / Coachen der Mitarbeiter im Workshop am konkreten Projekt des Kunden ISG 2014 schneller Einsatz vor Ort 58 29
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! www.isg-stuttgart.de Studienarbeiten in Zusammenarbeit mit Instituten HiWi-Arbeitspätze Industriepraktika 30