Anlagensimulation

Virtuell lässt es sich wie an der realen Maschine arbeiten

25.02.2010 | Autor / Redakteur: Reinhard Kluger / Reinhard Kluger

Prof. Dr. Jörg Franke, FAPS Uni Nürnberg-Erlangen: „Mit der Simulation erhebliche Kosten sparen.“
Prof. Dr. Jörg Franke, FAPS Uni Nürnberg-Erlangen: „Mit der Simulation erhebliche Kosten sparen.“

Für den Fabrikalltag wird ein Traum immer greifbarer: Mit Simulationssoftware lässt sich die Produktion optimieren – meist ganz ohne teure Prototypen oder aufwendige Fehlersuche bei der Inbetriebnahme. Das senkt kräftig die Kosten.

Wenn Ingenieure etwas entwickeln, dann möchten sie möglichst früh wissen: Klappt es mit der Konstruktion? Verlassen muss der Konstrukteur sich immer weniger auf seine Vorstellungskraft. Die Simulation einer Maschine oder einer kompletten Fertigungslinie führt ihm klar vor Augen, ob etwas hakt im Ablauf. Der Nutzen: Ein Fehler lässt sich ganz früh erkennen und beheben, noch bevor er tatsächlich passiert und, ihn zu beheben, richtig ins Geld geht. Denn virtuelle Änderungen kosten meist nicht viel, im wirklichen Leben hingegen wird es oft sehr teuer. Technisch formuliert es die VDI Richtlinie 3633, Blatt 1: Die Simulation ist das Abbilden eines Systems mit seinen Prozessen in einem experimentierfähigen Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind.

Wie eine solche Wirklichkeit aussehen kann, das weiß Prof. Dr. Jörg Franke, Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungsautomatisierung und Produktionstechnik (FAPS) der Uni Nürnberg-Erlangen: „Sie können mit Simulation erhebliche Kosten sparen.“ In der Praxis heißt das für ihn: eine verkürzte Planungszeit, minimierte Investitionskosten, verkürzte Inbetriebnahmezeit, sicherere Betriebsphase sowie eine Erhöhung der Verfügbarkeit und qualifizierteres Absichern von Entscheidungen. Faktoren, die den Gewinn erheblich beeinflussen. Und ein menschlich verständliches Problem bekommt man damit auch in den Griff, weil man nämlich nie weiß, was dem Kunden noch an Wünschen einfällt. „Unsichere Rahmenbedingungen stellen den Anlagenplaner vor große Herausforderung“, formuliert Prof. Dr. Franke. Kurzfristige Änderungen virtuell ausgeführt sind auf jeden Fall nicht so kostspielig, als wenn man zum Beispiel einen Prototypen aus Holz, Blech oder Stahl ganz neu bauen muss. Franke: „Die „Digitale Fabrik 2.0“ ermöglicht das Arbeiten wie an der realen Anlage.“

Virtuell geht‘s meist schnell

Wie aber kommt man an eine Digitale Fabrik? Dazu bedarf es zahlreicher Daten, die oft schon vorhanden sind, so Prof. Dr. Franke, die man nur neu schöpfen muss. Dabei unterstützen standardisierte Schnittstellen den Weg vom Produkt zur Montagestuktur. Aus dem Produktmodell lässt sich die Produktstruktur generieren, der Arbeitsplan und letztlich der Arbeitsplatz. Wichtig dabei, die durchgängige Datenhaltung mit integrierter Planungsdatenbasis. Vorhandene CAD-Daten können Konstrukteure ebenfalls zur Simulation nutzen. Aufgaben, für die die FAPS-Wissenschaftler das Mechtronik-Entwicklungswerkzeug MIDCAD nutzen. Es integriert die Funktionalitäten aus MCAD- und ECAD-Systemen. „Nur eine durchgängige Sicht über alle Stufen der Produktion hinweg ermöglicht eine kürzere Realisierungszeit“, bilanziert Prof. Franke. Gegenüber den rein seriellen Prozessen von Gestern haben Tools dazu beigetragen, die Zeiten auf dem Weg zum Markt in allen Schritten erheblich zu verkürzen, aber eine weitere Optimierung durch individuelle Werkzeuge sei weitestgehend ausgeschöpft. Die Tendenz heißt: paralleles Entwickeln. Die einzelnen Planungsphasen, sei es Produkt, Prozess, Mechanik, Elektrik oder Automatisierung, müssen künftig streng parallel ablaufen. Nur so lassen sich Morgen noch weitere Potenziale im Herstellprozess erschließen. Die Arbeit, die man in Softwaretools für das Anlagen-Engineering steckt, zahlt sich in der Digitalen Fabrik auch an anderer Stelle aus: bei der Inbetriebnahme. Auch hier lassen sie sich verwenden. Dank durchgängiger Datennutzung, der Konsistenz von digitaler und realer Anlage kann man die Digitale Fabrik auch während des Betriebs noch weiter optimieren.

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