ComputerKomplett

Virtuelle Inbetriebnahme

Virtuelle Inbetriebnahme

Heute ist es im Maschinen- und Anlagenbau oft noch Standard, dass die Steuerung erst nach der Fertigstellung der mechanischen Maschinenteile programmiert wird – das Zusammenspiel von Mechanik, Steuerung, Sensoren und Software wird dann bei der Inbetriebnahme erstmals ganzheitlich getestet. Werden erst jetzt Fehler entdeckt, kann es teuer werden.


Die Kundenanforderungen an intelligente Funktionen in modernen Maschinen und Anlagen wachsen stetig. Ganz nach dem Ansatz von "Industrie 4.0" gewinnt der Anteil an Software immer mehr an Bedeutung. Gleichzeitig steigt auch das Risiko für Fehler.


Während sich bei der Mechanik und Elektrik die Durchlaufzeiten mit modernen Engineering-Methoden verkürzen lassen, wird die Software oft erst an der fertiggestellten und elektrisch vollständig angeschlossenen Maschine getestet - was bei Fehlern zu zusätzlichen, unerwarteten Kosten führen kann.


Das Stichwort dazu heißt "Virtuelle Inbetriebnahme". Sie bringt folgende Vorteile

  • Zeitgewinn durch die Parallelisierung von Mechanik und Steuerungstechnik

  • Frühe Identifikation von Fehlern oder notwendigen Anpassungen durch Vorab-Simulation der Maschine (nicht erst auf der Baustelle)

  • Einsparung von Personalkosten für die Inbetriebnahme.

Vorteile

  • Schneller am Markt durch Reduzierung der Maschinenentwicklungszeit von bis zu 30%

  • Zügige Erstellung und Validierung des mechatronischen Konzepts am Bildschirm

  • Optimale Zusammenarbeit entlang der gesamten Engineeringkette und der verschiedenen Gewerke wie Mechanik, Elektrik und Automation 

  • Virtuelle Inbetriebnahme der Maschine anstelle von teuren Prototypen 

Zusammenfassung

Der Mechatronics Concept Designer bringt Teams zusammen und erleichtert die Zusammenarbeit von Engineering Abteilungen beginnend mit Anforderungen aus dem Vertrieb und Konzeptdesign bis zur Konstruktion der Mechanik und Elektrik sowie Software-/ Automatisierungstechnik.

Mit dem Mechatronics Concept Designer von Siemens PLM Software beschleunigen Sie das Konzeptdesign von Werkzeugmaschinen. Die Software ermöglicht die mechatronische 3D-Modellierung und Simulation von Konzepten mit Mehrkörperphysik inklusive des Automatisierungsverhaltens.


Ermöglicht wird dies durch das funktionale Maschinendesign. Die funktionale Dekomposition dient als gemeinsame Sprache zwischen den Disziplinen und ermöglicht so ein paralleles Arbeiten gleich zu Beginn der Produktentwicklung. Bestehende Konstruktionen können dabei wiederverwendet werden.


Mithilfe des Mechatronics Concept Designers können Sie die Produktentwicklung beschleunigen, indem Ingenieure aus verschiedenen Abteilungen parallel arbeiten und mit innovative Methoden die Anforderung nach Maschinen mit höherer Produktivität, kürzeren Designzeiten und niedrigeren Kosten erfüllen. 

Herausforderungen

Da der Designprozess für Maschinen verschiedene voneinander unabhängige Disziplinen und Abteilungen umfasst, sehen sich Vertrieb, Maschinenbau, Elektrotechnik und Automatisierung bei dem Versuch einer Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von Herausforderungen konfrontiert:

  • Eine Zusammenarbeit findet nur im begrenzten Rahmen statt, da die Abteilungen häufig nur bei wichtigen Meetings und zum Ende eines Projekts miteinander interagieren. Dadurch werden Änderungen zeitaufwendig und kostspielig. 

  • Die Maschine sollte im Voraus möglichst vollständig simuliert werden, um Probleme in einer frühen Phase der Konzeptionierung erkennen zu können. 

  • Zur Validierung wird ein vollständiger Prototyp benötigt. Dies ist jedoch kostspielig und häufig steht dieser Prototyp erst am Ende zur Verfügung. 

System Engineering - Festlegen der Funktionsstruktur

Hersteller von Stanzmaschinen: Ein integriertes Anforderungsmanagement liefert die Grundlage für unser modulares Maschinenkonzept, das die häufige Wiederverwendung marktoptimierter Komponenten ermöglicht

  • Mechatronische Modularisierung definieren 

  • Konfigurierbarkeit verbessern

  • Anforderungen verfolgen und verwalten

  • Bestehenden Designs wiederverwenden 

  • Komplexität beherrschen und verwalten 

Concept Design - Erstellen des mechatronischen Konzepts

Drehmaschinenhersteller: Reduktion des Projektrisikos um bis zu 40% durch die Entwicklung eines Konzeptmodells, das den Vertrieb mit präzisen Spezifikationen und einer Live-Demonstration für den Kunden unterstützt, noch bevor auch nur eine einzige Komponente gebaut wurde.

  • Ablaufsequenzen definieren

  • Timing evaluieren

  • CAD-Konstruktionen in „Bewegung“ setzten 

  • Liste von Sensoren und Aktuatoren erstellen 

  • Ereignisse mit Signalen verknüpfen (Logik) 

  • Details identifizieren und spezifizieren 

Detailed Design - Initiierung der detaillierten Konstruktion

Hersteller von Handhabungsgeräten: Konsolidieren Sie Ihre Daten, indem Sie mehr als 100 Arbeitsblätter und Word-Dokumente durch einen integrierten MCAD- (Mechanical Computer Aided Design) und ECAD- (Electronic Computer Aided Design) -Automatisierungsworkflow ersetzen.

  • Konzepte durch Detailkonstruktionen ersetzen 

  • Motoren auf der Basis der elektrischen Teilenummern einbauen 

  • Änderungen in MCAD und ECAD vergleichen und aktualisieren 

  • Export in Inbetriebnahme-Tools 

Integrate Detailed Design

Hersteller von Fräsmaschinen: Durch die Implementierung von ePlan- und Sizer-Schnittstellen kann eine wesentliche Reduzierung der Iterationszyklen während der Entwicklung erreicht werden.

  • Komponenten und Zusammenbauten in ECAD und MCAD identifizieren 

  • Sensoren und Aktuatoren mit elektrischen Komponenten verknüpfen/referenzieren 

  • Austausch funktionaler Strukturen über ECAD und MCAD hinweg 

Virtual Commissioning - Virtuelle Inbetriebnahme ohne Prototyp

Schleifmaschinenhersteller: Reduzierte Inbetriebnahmezeit in der Montagehalle von drei Wochen auf drei Tage mit nur ein paar Tagen extra Vorbereitung in der Konstruktion.

  • Simulation des echten Maschinen- verhaltens, einschließlich PLC, CNC, Aktuatoren und Sensoren 

  • Wiederverwendung des 3D-Konzepts für Visualisierung und Programmsimulation 

  • Test von PLC-Programm und Positionen 

Mechatronics Concept Designer

Der Mechatronics Concept Designer bietet eine einheitliche Produktentwicklungsumgebung für die Mechanik, Elektronik und Software ihrer Produkte.


Der Mechatronics Concept Designer revolutioniert den Entwicklungsprozess für den Maschinen- und Anlagenbau. Diese umfassende „End-to-End“-Lösung für die ganzheitliche Produktentwicklung unterstützt bei der multi-disziplinären Zusammenarbeit und hilft Unternehmen, Geschäftsziele wie verkürzte Entwicklungsdauer, gesteigerte Qualität und schnellere Markteinführung zu erreichen. Ebenso wird die Erfassung und Wiederverwendung vorhandenen Wissens sowie eine verbesserte Entscheidungsfindung in der Konzept-Phase ermöglicht, wo verschiedene Entwürfe bewertet und frühzeitig optimiert werden können.

Basierend auf einem Systems-Engineering-Ansatz, der das Anforderungs-Management mit der parallelen Entwicklung mechanischer und elektronischer Komponenten sowie der softwaregetriebenen Automatisierung verbindet, können beispielsweise Kundenanforderungen entlang des Entwicklungsprozesses vom ersten Konzept bis zur detaillierten Konstruktion verfolgt werden. Damit werden Maschinenentwürfe beschleunigt und späte Integrationsprobleme am Ende des Entstehungsprozesses reduziert. Durch Wiederverwendung und Optimierung bestehender Lösungen können Kundenanforderungen mit verbesserter Effizienz schneller erreicht und übertroffen werden.


Mechatronics Concept Designer ermöglicht die Erstellung einer Struktur der funktionalen Maschinen-Komponenten und bietet so eine “gemeinsame Sprache” für Mechanik-, Elektronik- und Software-Entwicklung. Ergänzend dazu sorgt eine innovative Technologie für anwenderfreundliche und realistische Simulation der Maschinenkonzepte. Neben physikalischen Effekten wie Reibung und Kontakt wird dabei auch das Verhalten von Automatisierungssystemen wie Fördertechnik oder ereignisgesteuerter Objekte wie Sensoren berücksichtigt. Der Anwender kann während des Ablaufs direkt mit dem digitalen Maschinenmodell interagieren und damit schnell und sicher verschiedene Entwürfe überprüfen und bewerten.

Wir beraten Sie gerne.