Fabriksimulation lohnt sich mehr denn je 04.06.1999, 17:21 Uhr

Fabrik-Simulation zeigt schnelle Wege zur profitablen Produktion

Firmeninterne Intranets und die perfekte Integration unterschiedlicher Simulationssoftware geben den schnellen Fertigungstests am Bildschirm neuen Schub.

Nicht nur neue Produkte werden heute rechnergestützt entworfen und deren Eigenschaften am Bildschirm simuliert auch die dazugehörigen Fertigungsstätten lassen sich mittlerweile digital durchplanen. Für den Aufbau der Modelle und deren Simulation steht bereits eine breite Software-Palette zur Verfügung.
So lassen sich mit jedem in Software für Simulation investierten Dollar 6 Dollar verdienen. Diese in den USA aufgestellte Erfahrungsregel, die von Fraunhofer Research stammt, kann Dr. Markus Hesse nur bestätigen. Der bei Tecnomatix in Stuttgart als Divisiondirector tätige Simulationsfachmann kennt auch in Deutschland Fälle, „bei denen Investitionen in Höhe von 1 Mio. DM bis 2 Mio. DM letztendlich 20 Mio. DM bis 30 Mio. DM Einsparungen brachten.“
Es lohnt sich also, eine Fabrik oder einzelne Fertigungslinien zunächst einmal am Bildschirm einzurichten und zu optimieren, da sind sich Branchenexperten einig. Die heute vorhandenen Softwarepakete erlauben den Aufbau einer integrierten Entwicklungsumgebung für das Planen, Simulieren und Optimieren von Fabriken und ihren Prozessen auf allen Ebenen und in allen Details. Die Herstellbarkeit von neuen Produkten kann verifiziert, automatische oder manuelle Fertigungssysteme können geplant, simuliert und bewertet werden. Weiterhin lassen sich aufgrund dieser Daten dann Programme für Roboter und Maschinen erstellen.
Bislang sind es überwiegend die Großunternehmen gewesen, die ihre Serienfertigung elektronisch geplant und simuliert haben, allen voran die Automobil- und Flugzeugindustrie. Die heute vorhandene Software kann aber durchaus auch in kleineren Firmen Eingang finden. „Unser System Simple ++ beispielsweise ist durchaus geeignet, auch bei kleineren Unternehmen Fabriklayouts zu simulieren und damit die gesamte Logistik zu verbessern,“ so Dr. Markus Hesse.
Simple hat nach Hesses Worten eine besondere Eigenschaft: das schnelle Generieren von branchenspezifischen Lösungen. Die objektorientierte Software erlaubt sozusagen aus dem Baukasten heraus den Aufbau anwenderorientierter Simulationsmodelle. Als Beispiel nennt er „Montagelinien, in denen verschiedene Prozesse schließlich zu einem fertigen Produkt führen.“ Hier können nach seinen Worten nicht nur technische Schwachstellen aufgedeckt und beseitigt werden, die Software läßt auch das Abschätzen menschlicher Belastungen an verschiedenen Arbeitsinseln zu.

Effiziente Simulation braucht unterschiedliche Schnittstellen

Schnittstellen zu CAD-Systemen, zu Fabriklayoutpaketen und zu Software für die Planung von Arbeitszellen lassen geschlossene Simulationskreise zu. Während Simple eine schematische Übersicht über die Fabrik oder einzelne Arbeitslinien liefert, analysieren und optimieren Pakete wie Robcad die Arbeitszellen im Detail. „Am Anfang einer Planung wird die gesamte Durchlaufzeit einer Anlage festgelegt und die einzelnen Bearbeitungszeiten auf die jeweiligen Zellen verteilt. Nachdem die Arbeitszellen dann im Detail geplant sind, ist in einem neuerlichen Durchlauf die Bearbeitungszeit detailliert zu berechnen,“ erklärt Dr. Hesse das Vorgehen.
Durch die Echtzeit-Integration mit CAD-Systemen – auf der CeBIT ´99 wurde eine solche Integration mit „Microstation“ von Bentley gezeigt – können zudem schon während der Layoutphase Simulationen gefahren werden. Dies erhöht die Produktivität und vermeidet Fehler in einem frühen Planungsstadium.
Firmeninterne Intranets eröffnen gleichzeitig neue Perspektiven für die plattformübergreifende Integration von Geschäftsprozessen und Simulationslösungen. Sie verbinden den Office- mit dem Produktionsbereich sowie seinen planenden und steuernden Systemen. Die Einführung und Nutzung dieser Technologien werden zukünftig die technischen und administrativen Prozesse in produzierenden Unternehmen, aber auch die Anbindung der Kunden verändern und verbessern. Zukünftig werden Intranetbasierte Lösungen auch im Werkstattbereich zur Produktionsunterstützung und bei Automatisierungsaufgaben eingesetzt.

Kommunikation per Intranet wird zum Unternehmensalltag

Wissenschaftler am Produktionstechnischen Zentrum Berlin haben im Rahmen einer Machbarkeitsstudie eine PC-basierte Steuerung einer Werkzeugmaschine in ein Intranet-Kommunikationssystem eingebunden und erste Anwendungen realisiert. An der Steuerung selbst kann über einen Web-Browser auf Dienste und Informationen anderer Unternehmensbereiche zurückgegriffen werden. Ebenso können sämtliche in der Steuerung verfügbaren Maschinenzustände an einem entfernten Browser über das Internet angezeigt oder verändert werden. Die Internet-Verbindung zu den Steuerungsdaten erfolgt über eine spezielle Kommunikationsbrücke zwischen dem DDE-Server der Steuerung und den standardisierten TCP/IP-Sockets. Zu jeder Zeit und ortsunabhängig kann auf die Maschinendaten zugegriffen werden.
Es können aber nicht nur automatisierte Bearbeitungszellen simuliert und verifiziert werden. Produktionsbetriebe fordern, daß beim Planen und Optimieren der Fertigungsumgebung neben der Produktionssteigerung auch Sicherheits- und Gesundheitsbelange verstärkt zum Zuge kommen.
Zum Entwerfen und Simulieren von Arbeitszellen wiederum müssen Anwender auf eine Bibliothek von Standardobjekten wie Möbel, Kisten, Schubladen, Maschinen, Roboter und Werkzeuge zurückgreifen können und diese individuell in ihre Simulation einbauen. Ebenso müssen menschliche Modelle mit verschiedenen Körpermaßen enthalten sein. So entwickelt die Anysim Simulationssysteme GmbH aus Aschheim-Dornach Software-Tools für die Planung und Simulation von Fertigungsprozessen, einschließlich der Werker- und Robotersimulation, NC-Bearbeitung, Off-Line-Laserprogrammierung und Pressensimulation. Also ein weiterer deutlicher Schritt in Richtung integrierter Simulation.
Immer wieder sind es allerdings auch Kunden, die zu noch größerer Integrationstiefe drängen. So initiierte BMW im Frühjahr 1999 die Verbindung von Software–Werkzeugen mit der Programmierung von Siemens SPS-Steuerungen. Die Steuerungsprogrammierung soll dabei aus dem virtuellen 3D-Modell heraus geschehen. „Wir haben seit Jahren mit den Firmen Tecnomatics und Anysim zusammengearbeitet und sind überzeugt, daß sie das Know-how haben, diesen Weg zu gehen,“ erklärt Markus Erras, Koordinator für elektromechanische Standards bei BMW. „Wir brauchen weitere Automatisierungen dieser Art, um unsere hohe Qualität bei moderaten Kosten halten zu können.“
KARL OBERMANN
Fertigungssimulation am Bildschirm hat ihr „Terrain“ in den vergangenen Jahren deutlich ausgeweitet: Die rechnergestützte Planung, Simulation und Optimierung der kompletten Fertigungsanlage wird von Konstrukteuren und Ingenieuren gemeinsam durchgeführt.
Digitale Produktionsplanung plus Simulation sind am effektivsten, wenn die Ergebnisse digital in die Computersteuerung der Maschinen umgesetzt werden. Im Bild eine Computersteuerung bei Heidelberger Druckmaschinen.

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