Offline den Prozess einrichten
Mit der Tecnomatix-Lösung „Process Simulate Commissioning“ von Siemens PLM Software kann der Dienstleister und Anlagenbauer EBZ Produktionszellen als gesamtes integrales Konzept simulieren und damit die Fertigungsprozesse schon vor Baubeginn optimieren.
Die EBZ SysTec GmbH mit Stammsitz in Ravensburg ist ein weltweit agierender Zulieferer. Das Unternehmen entwickelt, konstruiert und baut Fertigungseinrichtungen für die Automobilindustrie. Mitarbeiter begleiten Fahrzeugprojekte während des kompletten Entstehungsprozesses. Von der Planung über die Konstruktion und Roboterprogrammierung bis hin zur Anlageninbetriebnahme wickelt EBZ seine Dienstleistungen für OEMs ab und hilft ihnen dabei, die internen Prozesse und Abläufe zu verbessern. Gefordert ist EBZ vor allem durch die steigende Modellvielfalt und die ständig wechselnden Produktionsbedingungen. Bei jedem Änderungswunsch des Kunden müssen die Produktionssysteme entsprechend angepasst werden. Modifizierungen, die Zeit und damit Geld kosten. Damit hat sich für die Zulieferer der Druck erhöht, die Planungszeiten deutlich zu verkürzen. Auch für die Absicherung und Realisierung von Produktionssystemen steht immer weniger Zeit zur Verfügung. „Aufgrund des herrschenden Kostendrucks sind wir bestrebt, in allen Leistungsstufen hohe Qualität und maximale Funktionssicherheit zu erbringen“, berichtet Alexander Schmeh, Geschäftsführender Gesellschafter der EBZ SysTec. „Es fehlt sowohl das Geld als auch die Zeit für Fehlerkorrekturschleifen. Deshalb ist eine abgesicherte Anlagenfunktion die notwendige Voraussetzung für kostenoptimierte Durchläufe.“ Seit einigen Jahren setzen die Ravensburger auf digitale Lösungen, um die Fertigungseinrichtungen ihrer Kunden zu optimieren. Die reale Inbetriebnahme, eine besonders kritische und sensible Phase des Engineeringprozesses, war bislang selten in diesen Optimierungsprozess einbezogen. Hier treten beispielsweise durch kurzfristige Bauteiländerungen oder eine geringe Anzahl von Prototypenteilen unerwartete Zeitverzögerungen auf, die die Projektleiter verantworten müssen.
Bislang gab es nur eine getrennte Inbetriebnahme
Früher hat jede Abteilung ihre jeweiligen Programme für die reale Inbetriebnahme getrennt erstellt. Erst zum Abschluss der Planungs- und Konstruktionsphase – circa zwei bis drei Wochen vor der realen Inbetriebnahme – trafen sich die Verantwortlichen und stimmten sich in der realen Anlage ab. Der Reifegrad der in die Anlage eingespielten Softwareprogramme für die Roboter und speziell der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) konnte so im Vorfeld nicht ausreichend getestet werden. „Deshalb haben wir uns zum Einsatz von integrierten Software-Lösungen entschieden. Hiermit wurde uns die digitale Absicherung von Anlagen in Bezug auf virtuelle Inbetriebnahmen und Bewertungen unterschiedlicher Fertigungsstrategien ermöglicht“, erläutert Schmeh. Ende 2008 hatte sich EBZ für den Einsatz der Tecnomatix-Lösung Process Simulate Commissioning von Siemens PLM Software entschieden. Damit konnte das Leistungsangebot um den Prozess der virtuellen Inbetriebnahme erweitert werden. Zuvor hatte man erfolgreich weitere Lösungen aus dem Tecnomatix Portfolio genutzt, wie „Robotics and Automation Planning“ zur Konzeptfindung und Planung sowie zur Simulationsabsicherung und Offline-Programmierung. „Die Entscheidung für Siemens PLM Software fiel auch aufgrund der langjährigen erfolgreichen Zusammenarbeit“, sagt Schmeh.
Jetzt wird früh analysiert und geprüft
Mit der Unterstützung von Process Simulate Commissioning hat EBZ SysTec jetzt die Möglichkeit, die Fertigungszelle in einer virtuellen Umgebung ganzheitlich zu simulieren. Es wird ein virtuelles 3D-Modell der Anlage an die reale Anlagensteuerung gekoppelt und diese zusammen mit den Roboterprogrammen simuliert. Durch die nun mögliche ganzheitliche Simulation der Fertigungsanlage werden Steuerungs- und Roboter-Programme sowie die gesamte Mechanik von den Verantwortlichen und jeweiligen Programmierern getestet und optimiert. Die Kommunikation der Programme untereinander erfolgt dabei wie in der realen Welt, mittels Events. Wahlweise kann eine virtuelle oder externe SPS aus einer realen Umgebung angebunden werden. Die SPS ist dabei über eine OPC (OLE for Process Control)-Verbindung mit der Simulationssoftware verbunden. Process Simulate Commissioning erweist sich dabei als eine flexible und offene Lösung und kann in Zusammenarbeit mit jeder gängigen SPS bei der virtuellen Inbetriebnahme eingesetzt werden. „Dadurch haben wir die Möglichkeit, den unterschiedlichen kundenspezifischen Anforderungen auf optimale Weise zu entsprechen“, so Stefan König, Leiter Robotertechnik bei EBZ.
Frühzeitige Abstimmung bringt Zeitvorteile
Mit Process Simulate Commissioning steht den verantwortlichen Fachbereichen bei der EBZ ein übergreifendes Engineeringkonzept zur Verfügung, mit dessen Unterstützung sie parallel und stärker vernetzt zusammenarbeiten können. Ingenieure aus der Mechanikkonstruktion, Roboterprogrammierung und aus der Steuerungsabteilung haben damit eine gemeinsame Kommunikationsplattform, um Informationen auszutauschen und ihre Arbeitsprozesse stärker abzustimmen. Standarddefinitionen, Signalabstimmungen und andere Unklarheiten werden gemeinsam erörtert und anschließend entsprechend getestet. „Durch die frühzeitige Abstimmung zwischen Mechanik, Elektrik und Roboterprogrammierung können terminlich kritische Umbauphasen zeitlich sicher in Betrieb genommen werden“, berichtet Schmeh. „Daraus ergeben sich für uns Zeitvorteile von bis zu 30 Prozent gegenüber dem herkömmlichen Prozess.“ „Die Durchgängigkeit von der Planung bis zur virtuellen Inbetriebnahme ist eines der großen Vorteile der Tecnomatix Lösung“, betont König. In den Projektphasen entsteht dabei keinerlei Konvertierungsaufwand. Dadurch können Änderungen, die an der realen Anlage durchgeführt werden, in die Umgebung der virtuellen Inbetriebnahme eingepflegt werden. Der Prozess der virtuellen Inbetriebnahme wurde zunächst im ersten Halbjahr 2009 bei zwei Projekten eingesetzt. Danach hat sich die EBZ entschlossen, die virtuelle Inbetriebnahme zum festen Standard in der Engineeringkette zu machen. Jedes zukünftige Kundenprojekt wird den Prozess der virtuellen Inbetriebnahme durchlaufen.
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