Digitale Produktentwicklung

Mit Digitalisierung Produkte und Prozesse optimieren

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Joachim Zoll, Leiter des Geschäftssegments Machine Tools Systems bei Siemens, beschreibt anschaulich, wie beispielsweise Maschinenbauer von einem solchen digitalen Zwilling profitieren können: „Da alle relevanten Konstruktionsdaten der Maschine digital vorliegen, kann ein virtuelles Maschinenmodell – ein sogenannter digitaler Zwilling – der auszuliefernden Maschine erstellt werden. Dies ermöglicht dem Maschinenbauer, den Maschinenentwicklungsprozess direkt virtuell zu beginnen, ohne ein Stück Mechanik in die Hand zu nehmen, und so gezielt und einfach auf Kundenwünsche einzugehen.“

Digitaler Zwilling optimiert die Produktionsplanung

Der digitale Zwilling dient nicht nur als „Ersatz“ eines realen Prototypen. Vielmehr fließt er auch in die Produktionsplanung mit ein, die ebenfalls digital erstellt wird. Sind die Parameter (Produktgrößen, Taktzeiten, Entfernungen) einzelner Produktionskomponenten vorhanden, kann anhand entsprechender Software wie Tecnomatix von Siemens oder Delmia von Dassault Systèmes die komplette Fertigung von der Planung über Werkzeuge und Ressourcen bis hin zu Fertigungskapazitäten und Kosten digital aufgebaut werden.

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Die Fertigung an sich ist der höchste Kostenfaktor in einem Unternehmen und umfasst sowohl Fertigungsmittel, Arbeitskosten und die Produktionsstätten als auch die Fertigungsplanung sowie den Prototypen- und Modellbau. Hier können sich durch Maßnahmen hinsichtlich Digitalisierung und Virtualisierung hohe Einsparpotenziale ergeben. Anhand der vorhandenen Daten und des Hallenlayouts lassen sich schnell Simulationen unterschiedlichster Konstellationen durchführen, aber man kann auch berechnen, wie beispielsweise Störungen den Ablauf beeinflussen oder wie sich die Effizienz steigern lässt. Auf diese Art und Weise können viele Konzeptvarianten geprüft werden, um die günstigste oder die leistungsfähigste auswählen zu können. Ohne digitale Modelle wären solche Optimierungen kaum möglich oder würden sehr viel Zeit und Kosten in Anspruch nehmen.

Mit virtueller Inbetriebnahme Zeit und Geld sparen

Weitere Zeit lässt sich vor allem mit einer virtuellen Inbetriebnahme einsparen, die in der realen Umgebung bis zu 20 % der Projektzeit umfassen kann. Am längsten dauert die vollständige Programmierung beziehungsweise die Fehlerbehebung in der Steuerungssoftware. Gerade hier kann man mit der virtuellen Inbetriebnahme viel Zeit einsparen, weil bereits in der Konstruktionsphase mit der Arbeit begonnen werden kann. Dafür wird ein Simulationsmodell der gesamten Fertigungslinie erstellt und diese virtuelle Welt dann an das reale oder ebenfalls virtuelle Steuerungssystem angeschlossen. So können mögliche Fehlerquellen schneller ausfindig gemacht und Schwachstellen im System erkannt werden und die Produktion kann schneller anlaufen. Außerdem sind Tests möglich, die in der Realität schwierig oder unmöglich sind, weil entweder Maschinen beschädigt oder Menschen verletzt werden könnten.

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In Kürze: Vorteile der virtuellen Inbetriebnahme
  • Die benötigte Zeit und Anzahl nicht mehr nutzbarer Prototypen werden reduziert.
  • Fehlerbehebung ist weniger kostenintensiv, da Fehlerquellen früher erkannt werden
  • Die Softwarequalität wird verbessert.
  • Schwachstellen im System, die die Leistung senken, können erkannt werden.
  • Die für die Inbetriebnahme erforderliche Zeit wird häufig um bis zu 50 % reduziert.
  • Gleichzeitiges ausführen der Simulation mit dem Engineering sorgt für eine höhere Engineering-Qualität.
  • Weniger Re-Engineering und eine kürzere Zeit für die Inbetriebnahme reduzieren die Personalkosten.
  • Es sind Tests möglich, ohne dass Maschinen oder Ausrüstung verfügbar sind oder Anlagenpersonal beteiligt ist. Das verringert die Risiken einer Inbetriebnahme vor Ort, mögliche Störungen führen nicht zu schwerwiegenden Konsequenzen.

Michael Messerschmidt von Heitec erklärt im Interview die Vorteile der virtuellen Inbetriebnahme

Mit Delmia Automation zur virtuellen Inbetriebnahme

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Über den Autor

 Stefanie Michel

Stefanie Michel

Journalist, MM MaschinenMarkt