Post on 22-Aug-2019
Chancen durch die virtuelle Inbetriebnahmeim MaschinenbauBernd Mussmann | 10:00-11:00 Uhr
Call in: +49 3022 153197 | +43 1928 6526 | +41 4458 03425Conference Code: 861 802 1958#
Unrestricted @ Siemens AG 2018
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Herzlich Willkommen
Patricia WermuthSiemens PLM Software
München
Bernd MussmannSiemens PLM Software
Köln
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Waldrich Coburg – die reale Maschine & der digitale Zwilling
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Markt und TrendsHerausforderungen durch Nachfrage
Optimal Manufacturingsystem
Dedicated ManufacturingLines
Flexible ManufacturingSystems
ReconfigurableManufacturing Systems
General PurposeMachine Tools
Product Volumeper Model
Product Variety
1850
1913
19551980
2000
PersonalizedProduction
MassProduction
Craft production
Time span
Globalization
MassCustomization
UnifiedArchitecture Product Architecture Modular
Architecture
Source: Prof. Bauernhansl 2015
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Durch Simulation können Fehler früh imProduktlebenszyklusentdeckt werdenSix Sigma/QualitätsregelRule of ten
»Die Zehnerregel der Fehler-kosten oder Rule of Ten sagtaus, dass sich die Fehlerkostenfür einen nicht entdecktenFehler von Stufe zu Stufe derWertschöpfung um den Faktor10 erhöhen. Je früher einFehler entdeckt und beseitigtwird, desto kostengünstigerist dies für die Organisation.(…)«
FazitDie Qualität des Engineeringprojektes muss so früh wie möglich im Produktlebenszyklus gesteigert werden!
Kost
enpr
o Fe
hler
Product life cycle
Planung Entwicklung IBS Betrieb
1 €10 €
100 €
1.000 €
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„Shift Left“ - Digitale Transformation „richtig starten“
Kosten/Zeit
ZeitProduktion
VorgezogeneOptimierungseffekte durch
digitale Planung und Simulation
SOP
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Kollaboratives durchgängiges Engineering & VIBN
Line Designer Automation Designerin NX
Totally IntegratedAutomation Portal
Process SimulatePlant SimulationPLCSIMAdvanced
NX/MCDin NX
Automation Designerin NX
Totally IntegratedAutomation Portal
MCD/SIMIT/PLCSIM Advanced
Anlagenbau
Maschinenbau
TeamcenterManufacturing (MPP)
Built-in Generatoren Integrierte Simulationund Validierung
AutomationEngineering
AutomationDesign
VirtuelleInbetriebnahme
Line Design
Mechanical Design
Prozessplanung
Integriertes Engineering vonMechanik und Automatisierung
Teamcenter/PLM
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Ist dies „nur“ eine Beladetür?
Einfache Funktionen werden schnell zukomplexen Aufgabenstellungen
Pneumatischer Zylinder
I/O-Signale
Luft- und Ventileinheit
Endschalter
Notendschalter
Sicherheitsrelais
Schaltschrank
Anwender-schnittstelle
Kabel, Schlauch,Rohr
PLC Software
Maschinen Lösungen sind immer eineKombination von verschiedenen Gewerken!
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Interdisziplinäre KonzeptionErfassen interdisziplinärer Aspekte von Anbeginn
Wie soll die Maschinearbeiten?
Kunden-spezifikation
Bewegungs-steuerung
Antriebe undAktoren
Wiederverwendung ältererKomponenten
Mechanik
Sensoren
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• Kinematiken• Sequenzen• Verhaltensmodell der
Maschine• Signale von Sensoren &
Aktoren• Kräfte• SIZER (Motorenausl.)
Verteilte Information
Kollaboratives Engineering und VIBN mit dem MCD
3D Maschinengerüst
Baugruppen
Dig
itale
rZw
illin
g
Elektrik
Bewegungs-steuerung
MechatronicsConceptDesigner
Sensoren
Antriebe und Aktoren
Wiederverwendungälterer Komponenten
MechatronicsConceptDesigner
Gebündelte Informationen
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Mechatronische Maschinenkonzeption im MCDErstellung von Maschinen Konzepten – Mechanik und Kinematik
• Einfaches Erstellen vonMaschinenkonzepten in einerModellierumgebung
• Berücksichtigung vonphysikalischen Eigenschaften,wie Trägheit, Kollisionund Gravitation
• Präsentation und Evaluierungvon Maschinenkonzepten
Einfaches erstellen von komplexenMaschinenkonzepten+
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Mechatronische Maschinenkonzeption im MCDPlanung Sensorik, Aktorik, Maschinenablauf und Interaktion
• Erweiterung der Kinematik mit LogischenFunktionen
• Definition von Aktorik und Sensorik
• Erstellung von Maschinenabläufen
• Kommunikation der Maschinenidee mit……anderen Abteilungen und Kollegen…technischen und nicht technischen Kunden
Digitales Konzept ermöglichtfrühe Validierung von Lösungen+
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SINUMERIK interagiert mit der Maschinensimulation wie miteiner realen Maschine - Inbetriebnahme-Tests im Virtuellen
Virtuelle Welt
SINUMERIK 840D sl
Sensoren &Aktoren
Maschine MechatronicsConceptDesigner
SIMULATION UNIT
SINUMERIK840D sl
Reale Welt
Quelle: MAKA Systems GmbH
Gateway (SIMIT - MCD)
FieldbusPROFINET/PROFIBUS
Ethernet (Controller Signals)
Systemübersicht
SIMIT+
CNC Operate, NC und PLC
Emulation der ursprünglichenFeldgerätekommunikation
SIMIT – Simulation des Maschinenverhaltens:• Automatisches Verhalten, Maschinenlogik usw.
MCD – funktionale Simulation der Maschine:• Kinematik, 3D-Sensoren, konfigurierte Achse,• Kollisionsüberwachung, physikalisches
Verhalten,• Greifen, Materialtransport...
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Benefit in der Design / Engineering Phase durch VIBN
Klassische Maschinenentwicklung: Sequenzielles Engineering
1 MaschinenKonzept
2 Maschinen Engineering 3 Maschinen CommissioningMechanik
Elektrik
Automation
1 MaschinenKonzept
2 Maschinen Engin.Mechanik
Elektrik
Automation
Maschinenentwicklung mit virtueller Inbetriebnahme: Parallelisierung im Engineering
VirtualCommissioning
3 Maschinen Commissioning
Commissioning
Commissioning
4 MaschinenOperation
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Entwicklung des Designs im Büro
Benefit in der Vertriebsphase / Servicephase durchEvaluierung von Anforderungen / Änderungen
Reduzieren des Angebotsrisikos mit dem digitalen Zwilling
à Effiziente Planung der neuen Maschineà Absicherung des Lösungskonzeptesà Effiziente Planung der neuen Maschineà Absicherung des Lösungskonzeptes
à Zeigen und Vorführen des Lösungsansatzesà Besseres Verständnis der Problemstellung
/Lösungsansatzes
à Zeigen und Vorführen des Lösungsansatzesà Besseres Verständnis der Problemstellung
/Lösungsansatzes
Kunden MaschinenherstellerAnforderungen werden in einer
komplexen Spezifikationfestgehalten
Verifizieren des Angebotes mit demKundenþ
Source: MAKA Systems GmbH
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PLC/CNCSystem
Entwicklung undEvaluierung der Lösung
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…indem die Funktionalität der Maschine gezeigt wird
Ein digitaler Zwilling für Trainings- & Demonstrationszwecke
… schulen der Bediener am Digitalen Zwilling anstatt derrealen Maschine
Training der Bediener am virtuellen Modell
à Kein Risiko die Maschine zu beschädigen während desTraining.
à Darstellung der Folgen von Fehlern in der Bedienungverursachen.
à Kein Risiko die Maschine zu beschädigen während desTraining.
à Darstellung der Folgen von Fehlern in der Bedienungverursachen.
à Marketing Videos können schnell erstellt werdenà Entwicklungstand kann dem Kunden gezeigt werdenà Marketing Videos können schnell erstellt werdenà Entwicklungstand kann dem Kunden gezeigt werden
Training an dervirtuellenMaschine
Stärken des Vertrauens…
VirtuellerMaschinen-
demonstrator
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Referenz: Kapp Niles auf der EMO 2015
Kunde: Kapp Niles (Coburg, Deutschland)Industrie: Ein Spezialist für Verzahnungs- & ProfilschleifmaschinenMaschinen: 1. Schwenkladereinheit zur Befüllung der Zahnradschleifmaschine KX 100 DYNAMIC
2. Zahnradschleifmaschine KX 260 DYNAMIC
Kundenanforderungen & Ergebnisse:• Testen von Designfehlern vor der Auslieferung und Inbetriebnahme
• Reduzierung der gesamten Entwicklungszeit bis zur IBN um 30%-35%
• Eine Modellkonfiguration für ein Beispiel, in dem ein Computer,der mit einer realen CNC Steuerung verbunden ist, die Maschinesimuliert.
• Siemens Portfolio: Mechatronics Concept Designer Software,CNC SINUMERIK 840D SL, SIMIT Simulation Software,SIMULATION UNIT (um die virtuelle Maschine mit der realenSteuerung zu verbinden).
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Referenz: Maier –Virtuelle IBN reduziert Risiken
Kunde: Maier Werkzeugmaschinen GmbH(Coburg, Deutschland)Industrie: Ein Spezialist für CNC Langdrehautomaten (Jede Maschine ist an die Kundenbedürfnisse angepasst)Maschine: 1. CNC – Langdrehautomat mit 4 CNC Achsen
Kundenanforderungen & Ergebnisse:• Enger Lieferzeitplan mit verschiedenen Maschinenvarianten. Entzerren von Kapa Engpässen in der Automatisierung.
• Erstellung eines Digitalen Zwillings zur VIBN mit verschiedenen Steuerungen Siemens / Fanuc
• 30% schnellere Entwicklung der Maschine
Michael Maier: „Es hat mich schon lange gestört,dass wir die Steuerung der Maschine erst zu
einem verhältnismäßig späten Zeitpunkt testenkonnten.“
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Referenz: MAKA – Kürzere Entwicklungszeiten
Kunde: MAKA Systems GmbH (Nersingen, Deutschland)Industrie: Ein Spezialist für Holz & AluminiumbearbeitungsmaschinenMaschine: 5 Achsen CNC MaschineKundenanforderungen & Ergebnisse:• Kürzere Lieferzeiten durch Reduzierung des IBN Aufwandes.
• Schnellere Prototypenentwicklung – Validieren von Lösungsansätzen
• Ca. 30% schnellere Entwicklung der Maschine – (60% - 70% reduzierter Zeitaufwand bei der realen IBN)
Technischer Vorreiter zu sein hat bei MAKATradition
Dr. Jens Muckli (Geschäftsführer MAKA) & Peter Hofsäss(Siemens)
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Referenz: Bausch + Ströbel
„Digitalisierung haben wir dann richtiggemacht, wenn der Kunde mit dem Wunschfür eine Anlage kommt und wir innerhalb vonzwei Tagen mit ihm bei uns am Standort dieAnlage konfigurieren können.„
Dr. Hagen Gehringer,Geschäftsführer Bausch + Ströbel
• 30% Effizienter bis 2020
• Anpassungen während des Baus werdenin den Digitalen Zwilling zurückgespiegelt.
• Holzmodell durch den digitalen Zwillingersetzt
https://www.youtube.com/watch?v=cHOFA-chhEg
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Referenz: Maier Werkzeugmaschinen GmbH
Verwendete Produkte
Projekt Information
Maier Werkzeug-maschinen GmbH Wehingen / Deutschland
i
Bisher JetztKonventionelleMaschinen-inbetriebnahme
Virtuelle Inbetriebnahme bestehendaus:• SINUMERIK 840D sl VC-Rack• Mechatronics Concept Designer• SIMIT• SIMULATION UNIT
Lieferzeiten verkürzen undSimulationen
wirklichkeitsgetreudurchführen
50% Produktivitätssteigerung(1,5 Maschinen pro Woche
Ausliefern statt 1)
Sehr viele Tätigkeitenfallen wegenVorabtests am amDigitalen Zwilling weg
Digitaler Zwillings:Insbesondere beiSondermaschinen, diemodular zusammen-gestellt und aufeinzelne Kundenabgestimmt sind
KundenvorteilBevor die reale Maschineentsteht, wird sie als „DigitalerZwilling“ bzw. kinematisiertesModell mechatronisch komplettfertig konstruiert
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Waldrich Coburg
Vorführung vonMaschinenfunktionen auf der
Messe
Digitaler Zwilling:Showcase auf der EMO2018
Kundenvorteil
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Zusammenfassung Benefits
… Inbetriebnahme … Vertrieb desKunden … Ausbildung
des Kunden …Änderungs-
anforderungenvom Kunden
Änderungsmanagment
• Änderungen an einerausgelieferten Maschine,getrieben durch den Kunden
Schulung des Bedienpersonals vor der Inbetriebnahme derMaschine beim Kunden
• Schulung an Bedientafeln sowie Alarme ohne Maschinen
Praxisnahe Demonstration des virtuellenModells einer Maschine
• Videos und Vertriebsmaterialien einfach erstellen• Der Entwicklungsstand kann dem Kunden einfach
präsentiert/ mit ihm abgestimmt werden
Inbetriebnahmeprozess vereinfachen undbeschleunigen
• Simultanes Arbeiten an “einer” virtuellen Maschine• Risikofreie Testumgebung - Keine Maschinenbeschädigung• Virtuelle Testes - Verkürzte die Inbetriebnahme• Mehr Planungssicherheit durch frühe Fehlererkennung
…