Continuous Commissioning -...
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2 Start smart engineering with simulation.
1. Unternehmen und Kompetenzen
2. Continuous Commissioning
3. Continuous Commissioning am Beispiel der Mechatronikentwicklung
Inhalt
3 Start smart engineering with simulation.
Gründung 2009 aus dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)
an der Technischen Universität München
Sitz in München
2016: 10 Mitarbeiter und Vertriebsgesellschaften weltweit in China, Europa, Indien, Taiwan
machineering GmbH & Co. KG
3D-Physik-Simulation
Automation, virtuelle Inbetriebnahme
Software-Entwicklung
Schwerpunktthemen
Unternehmen und Schwerpunkte
Solution Partner für
SolidWorks
Autodesk Inventor
SolidEdge
IronCAD
4 Start smart engineering with simulation.
3D-Simulation mit industrialPhysics
industrialPhysics ist eine umfassende Test- und Simulationsanwendung für mechatronische Anlagen
mit komplexem Materialfluss. Sie basiert auf einer hochpräzisen, echtzeitfähigen Physik-Engine zur
realistischen Abbildung von Produktionsvorgängen.
Vorteil: Kürzere Auslieferungszyklen und Sicherstellung der geforderten Qualität.
Automotive / Montage Stahlindustrie
Vibrationsfördertechnik Prozessplanung / Pufferauslegung
Anwendungsbeispiele für industrialPhysics
Pick-and-Place
Logistik
5 Start smart engineering with simulation.
Referenzen
Afag Handhabung
Ball Packaging Europe
Bosch Packaging
Daimler AG
Danieli Automation
Fraunhofer IPA
Koch Pac Systeme
Kunden (Auszug)
KRONES AG
Heitec AG
Julius Lippert GmbH
Mohrbach
Novatec Verpackung
Schmidt Maschinenbau
Somic GmbH & Co. KG
INKA
iwb / TU München
Langhammer
SSF
URT UTZ Ratio Technik GmbH
TU Berlin
Volkswagen AG
Forschungspartner (Auszug)
6 Start smart engineering with simulation.
1. Unternehmen und Kompetenzen
2. Continuous Commissioning
3. Continuous Commissioning am Beispiel der Mechatronikentwicklung
Inhalt
7 Start smart engineering with simulation.
Ausgangssituation
Zum Schluss kommt Alles
zusammen
Vertriebsfehler
Konstruktionsfehler
Fehler in der Elektrik
Fertigungsfehler
Montagefehler
Softwarefehler
Inbetriebnahme
8 Start smart engineering with simulation.
Die heutigen Ansätze beheben die Problematik nicht
1. Modularisierung / Baukastensystem
3. Virtuelle Inbetriebnahme
2. Simultaneous Engineering
Bisherige
Ansätze
PDM-gestützter Synchronisationsprozess
Schnittstellenproblem
Zeitverzug durch aufwändiges Speichern
Qualitätsverlust
Locking der Modelle
Rückführung von Änderungen erfolgt nur teilweise
Lernkurve aufwändig und langsam
Versionierung ungelöst
Greift zu spät
Verlängert ggf.
den kritischen Pfad
Schnittstellenproblem
9 Start smart engineering with simulation.
Neuer Ansatz: Simulation als Bindeglied
PDM
Sicherung aller Daten im PDM
industrialPhysics als Simulationsplattform für alle Disziplinen
Simulation übernimmt eine neue Rolle in der Entwicklung
Frühzeitig: Gutablauf
Durchgängig: Iteratives Engineering
Spät: Virtuelle Inbetriebnahme
10 Start smart engineering with simulation.
Kontinuierliche Inbetriebnahme ab der ersten Idee
Definition: Kontinuierlicher Abgleich aller
Disziplinen / Arbeitsschritte durch Simulation von
der ersten Idee bis zur Produktion
Merkmale:
Live-Zusammenarbeit aller Experten am
gleichen Datenmodell
Heterogene Vernetzung unterschiedlicher
Technologien bzw. Tools
Artikulierbares Mechatronik-Modell der
Anlage inklusive Prozess
Mikroentscheidungen werden möglich und
abgestimmt
Continuous Commissioning am Beispiel von
industrialPhysics
3D-Mechatronik-Simulation mit Prozess
Bidirektionale Integration in den CAD-
Prozess
Integration mit der Steuerungsentwicklung
Funktionsprinzip Continuous Commissioning
Phase 1
Phase 2
Phase
13 Start smart engineering with simulation.
Umsetzung am V-Modell
Durch den kontinuierlichen Abgleich der Arbeitsstände aller Bereiche in Micro-Schritten werden
jederzeit Machbarkeit und Erreichbarkeit der Ziele überprüft sowie ….
14 Start smart engineering with simulation.
Umsetzung am V-Modell
… die Entwicklungszeit drastisch reduziert.
15 Start smart engineering with simulation.
Vision der maximalen Parallelisierung
Durch die maximale Parallelisierung der Modulentwicklungen und die Synchronisation im PDM
können die Entwicklungszeiten weiter reduziert werden.
16 Start smart engineering with simulation.
1. Unternehmen und Kompetenzen
2. Continuous Commissioning
3. Continuous Commissioning am Beispiel der Mechatronikentwicklung
Inhalt
18 Start smart engineering with simulation.
Mechatronik in der Automatisierungstechnik
Eine automatisierte Maschine ist ein mechatronisches System.
Produkt / Prozess
19 Start smart engineering with simulation.
Begriff Mechatronische Baugruppe
Allgemeiner Begriff
Alle Informationen, die das Verhalten beschreiben
Mechanik
Elektrik
Software
Mechantronische Baugruppe industrialPhysics
3D-Daten
Kinematik
Antrieb
Sensorik
IO-Schnittstelle
Motion Kurven
SPS-Logik
20 Start smart engineering with simulation.
Parametrieren intelligenter Komponenten
Komponente Fächer-Kette
Design der Kette
Kettenantrieb
Modulo-Funktion im Antrieb
Referenzsensor
Komponente XY-Greifer
X-Y-Kinematik
Sauger
21 Start smart engineering with simulation.
Zusammenbau und Funktionsstruktur
Auslauf links XY-Greifer Einlauf
Zusammenbau
Auslauf rechts
22 Start smart engineering with simulation.
Interaktive Projektierung des Gutablaufs
industrialPhysics
live live
ECAM
Antriebe
Achsen
Ketten
Bänder
Produkt
Trägheit
Dynamik
Reibung
Antriebe
Eindeutige Zuordnung
Antriebstypen
CAM-Kurven
Simulation Motion Builder
SolidWorks
Mechanisches Layout
SolidWorks
IronCAD,
Inventor,
SolidEdge
CAD-Layout
23 Start smart engineering with simulation.
Virtuelle Inbetriebnahme
HIL-Anbindung zahlreicher SPS-Typen
über TCP / IP für z.B. Bosch Rexroth,
Siemens, Beckhoff, Schneider Electric,
B&R, ABB, CoDeSys
HIL-Engineering Funktion im 3D
Drag-n-Drop-Funktion
HIL Assistent
Vorteile
Kostenersparnis: keine zusätzliche
Simulationshardware erforderlich
Flexibilität: Modell auf beliebigem Rechner
ausführbar
Qualitätsgewinn: 3D-Modell mit Peripherie
in 1-10ms Zyklus gerechnet
Funktionsprinzip der HIL-Anbindung
24 Start smart engineering with simulation.
Anerkennung durch Ingenieure namhafter Unternehmen
„Endlich konnte ich meine Kollegen von einer Idee überzeugen. Mit industrialPhysics konnte ich nachweisen, dass mein neues Steuerungskonzept funktioniert. Die in der Simulation getestete Software konnte sogar 1:1 für die reale Anlage übernommen werden. Heute sparen wir mit jeder ausgelieferten Maschine erhebliche Kosten ein.“ Herr Lorenz, Steuerungsentwickler bei einem namhaften Hersteller von Anlagen für die Abfüllung und Verpackung
"Ihre Simulation macht einfach Spaß. Dank der bidirektionalen SolidWorks-Schnittstelle sind unsere Iterationszyklen derart kurz, dass es mich jedes Mal vom Hocker haut. Vielen Dank für diese Entwicklung." Ein Simulationsexperte von Uhlmann Pac-Systeme
„Mit industrialPhysics konnten wir ein Projekt möglich machen, das nach klassischem Vorgehen aus Zeitgründen nicht realisierbar war. Das Beste: Dem Kunden konnte an der Simulation eine funktionierende Steuerung inklusive HMI präsentiert werden, während die reale Anlage in der Halle gerade aufgebaut wurde. So konnte sich dieser mit der Bedienoberfläche vertraut machen und hier seine individuellen Wünsche verwirklichen.“ Teamleiter Elektrotechnik, E.Schmidt Maschinenbau GmbH & Co. KG
„Sehen Sie der Workshop hat sich schon rentiert, wussten Sie dass wir hier noch einen Freigheitsgrad benötigen?“ Geschäftsführer von Mohrbach Verpackungsmaschinen GmbH
„Simulation ist heute nicht mehr wegzudenken…wir glauben, dass sich machineering zum Marktführer entwickeln wird. Für uns steckt großes Potential in der direkten Anbindung an SolidWorks.“ Unternehmensleitung Steuerungssysteme Bosch Packaging
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industrialPhysics in der Stahlindustrie
Projekt Nahtlosrohranlage (Mannesmann-Prinzip)
Simulation der gesamten Anlage in ca. 10 Simulationsmodellen mit
ca. 15 SPSen vom Typ Siemens Step 7
Projektschritte
Erstellung der Simulationsmodelle aus den originalen CAD-Daten
Anbindung realer Steuerungen an das Simulationsmodell
Programmierung und Testing des SPS-Codes am Modell
Übertragung des getesteten Codes auf die reale Anlage
Ergebnisse
Absicherung der Anlage durch Virtuelle Inbetriebnahme
Schneller Produktionshochlauf durch intensive Bedienerschulung
Erleichterung Vertrieb komplexer oder großer Maschinen und Anlagen
Einsparung durch Simulation*
Bisher: Kosten von 20.000 €/Stunde, bei Stillstand der Maschine
Jetzt: Absicherung der Mechanik, Elektronik und Elektrik durch
virtuelle Inbetriebnahme
Leitstand mit Simulator
Mechatronisches Simulationsmodell einer Stahlanlage
*Angaben durch unsere Kunden
Publikation: Digital Plant 3/2014, Beitrag bei [email protected] anfordern
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industrialPhysics in der Verpackungsindustrie
Ziele der Simulation
100% Softwaretest an virtueller Maschine, incl. Produktsimulation
Planbarere Projektabläufe
Reduzierung von Reisekosten zum Kunden (Baustellenkosten) &
Erhöhung der OEE des Kunden
Kommunikation und Austausch zwischen Konstruktion und
Softwareentwicklung fördern
Frühzeitige Einbeziehung von Kunden bei Neuentwicklungen / Konzepten
und Software-Reviews, sowie Visualisierung von Leistungsgrenzen
Verkürzung der Inbetriebnahmedauer an der realen Maschine
Projektschritte
Modellierung der CAD-Daten
Simulation des Softwarekonzeptes ohne Steuerung
Definition der I/O-Parameter zwischen Steuerung und Simulation, so wie
Umstellen der realen auf virtuelle Achsen in der Steuerung
Simulation, Steuerung und HMI verbinden und Softwaretest durchführen
Ergebnisse / Einsparung*
Bisher: Kosten von 10.000 €/Tag, wenn Maschine beim Kunden nicht
rechtzeitig in Betrieb genommen
Jetzt: zugesagter Kundentermin wird eingehalten
LFD real
*Angaben durch unsere Kunden
Publikation: Konstruktion und Entwicklung 12/2015, S. 51-51
LFD virtuell
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industrialPhysics in der Verpackungsindustrie
* Berechnungsbeispiel / Angaben durch unsere Kunden
Publikation: D-Space Magazin
LFD virtuell Ziele der Simulation
Stillstandszeiten an der Maschine reduzieren
Kostenreduktion bei Entwicklung und Erprobung der Software
Schaffen einer Simulationsumgebung zur Entwicklung der Anlagen-
steuerungssoftware
Evaluierung neuer Konzepte bereits vor dem Prototyp
Testen von entwicklereigene Codes und optimieren
HIL-Simulationen der speicherprogrammierbaren SPS mitsamt
der auf ihr installierten Anlagensteuerungssoftware
Testautomatisierung und Regressionstests
Ergebnisse
Verringerung der kosten- und zeitintensiven Montage von echten Anlagen, da die
Arbeitsumgebung des Steuergerätes virtuell simuliert wird.
kein Zerstörungsrisiko, wie es z.B. beim Testen der Not-Aus-Funktion realer Maschinen und damit
weniger Kosten für Füll- und Arbeitsmaterial
Geringerer Testaufwand bei Software-Updates und wenn Kunden neue Komponenten in bereits
bestehende Anlagen integrieren möchten
Einsparung*
Bisher: Kosten von ca. 4.000 €/Stunde bei Stillstand der Maschine
Jetzt: Absicherung der Mechanik, Elektronik und Elektrik durch virtuelle Inbetriebnahme
28 Start smart engineering with simulation.
industrialPhysics im Maschinenbau
Ziele der Simulation
Vorplanung zur Vertriebsunterstützung
Verkürzung der Entwicklungszeiten
Optimierung der Inbetriebnahme Phase
Schneller und Störungsfreier Anlauf der Anlage (SOP)
Projektschritte
Simulation des Anlagenmodells
Erkennen von Ablauf und Taktzeitproblemen
Optimierung der Abläufe
Live Projektierung der Software am Simulationsmodell
Aufwand
Entwicklung der Systemkomponenten Simulation (individueller Katalog) ca. 25 MT
Entwicklung der internen Simulationslogik ca. 19 MT
Entwicklung einen Anlagensimulationsmodells 100 Antriebe ca. 3,5 MT
Ergebnisse / Einsparung
Virtuelle Inbetriebnahme am Schreibtisch (derzeit ca. 75% des Umfangs)
Verkürzung der Softwareentwicklungszeit (derzeit ca. 20%)
Verkürzung der Inbetriebnahme Vor Ort (derzeit ca. 25%-35%)
Starke Kundenbindung durch Vertriebsunterstützung beim Endkunden (WYSIWYG)
Mechatronisches Simulationsmodell einer Montageeinheit
*Angaben durch unsere Kunden
Publikation: Beitrag bei [email protected] anfordern
29 Start smart engineering with simulation.
Virtual Reality Systeme
Oculus Rift
HTC Vive
Microsoft Hololens
30 Start smart engineering with simulation.
Ihr Ansprechpartner
machineering GmbH & Co. KG
Wessobrunner Str. 4
D-81377 München
www.machineering.de
Dr.-Ing. Georg Wünsch
Entwicklung
Tel.: +49 89 780052 71
Mail: [email protected]