Produktwechsel innerhalb eines SPS-Programmzyklus 

Das hochdynamische „PARO-Motion“ Linearsystem der PARO AG integriert das Multi-Carrier-System (MCS) von Siemens auf Basis der Simatic-Steuerung. Das mechatronische Konzept des Systems wurde im Vorfeld auf Grundlage des digitalen Zwillings von Siemens validiert – damit setzte Paro auf die virtuelle Lösung „Software in the loop“, in der die Funktion der Simatic S7-1500T Plattform getestet wird. 

Um eine hohe Taktrate mit einer maximalen Flexibilität im Prozess zu kombinieren, setzt Paro heute in seinen Maschinen und Anlagen ausschliesslich Lineartechnik ein: von den Transfersystemen über die Pick&Place-Einheiten bis hin zur komplett flexiblen Montagautomation. Die Montageautomaten arbeiten in einem Leistungsbereich von 5 bis 60 Teilen (einbahnig) pro Minute und dringen durch eine optimale Abstimmung aller Komponenten und ein durchdachtes, modulares Anlagenkonzept in den Leistungsbereich von kurven­gesteuerter Systeme vor.

Vielfältige Typen, kurze Taktzeiten

«Als Partner für Automation und Robotik realisiert Paro in seinen Montageanlagen ganz individuelle Sonderlösungen», erklärt Gregory Kyd, Technischer Leiter bei Paro. «Flexibilität bzw. Losgrösse 1 war bei uns schon immer Realität: Wir bauen Maschinen und Anlagen für die jeweiligen spezifische Anwendung. Dabei entwickeln wir typischerweise über 50 Prozent der Funktionalität gemäss den Kundenanforderungen». Dieses hohe Mass an Individualität ist für die Kunden der Paro AG ein echter Mehrwert – für das Unternehmen selbst aber immer wieder eine Herausforderung. Gerade der Zeitaufwand für die Maschinen- und Anlagenentwicklung steht für Kyd dabei im Fokus. Um die Projektlaufzeit im Sondermaschinenbau zu verkürzen, müssen er und sein Team vor allem die Unwägbarkeiten und Risiken minimieren, die der Entwicklungsprozess mit sich bringen kann. Dafür müssen die Entwickler den kritischen Pfad im Design und Engineering schnell identifizieren und die Funktionalität des Konzeptes verifizieren. Die Zeit, die der Werkstückträger für das Ein- und Ausfahren in die Station benötigt, ist in den Sondermaschinen und -anlagen ein wichtiger Faktor für die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems, deswegen suchte Paro nach einer Möglichkeit, wie die Werkstückträger flexibel direkt im Fördersystem positioniert werden können – und die haben sie mit dem Multi-Carrier-System (MCS) gefunden.

Verifikation des Konzepts am Verhaltensmodell

Wichtig für Gregory Kyd war, bei der Entwicklung des Systems frühzeitig mögliche Risiken und Probleme abzuklären. Siemens unterstützte das Projekt daher mit einem digitalen Zwilling des Zuführsystems, der mit dem NX Mechatronic Concept Designer erstellt wurde. So konnte das Verhalten des Systems anhand des Modells virtuell getestet und die Funktionalität des Ablaufprogramms und der Bibliotheksbausteine für die Simatic-Steuerung verifiziert werden: «Für mich ein echtes Highlight des digitalen Zwillings war, dass erste Hürden des SPS-Anwenderprogramms, bereits zwei Monate vor der realen Inbetriebnahme besprochen werden konnten. Ab da war klar, dass wir eine Technologie einsetzen, die ein hohes Potential birgt,», erinnert sich Gregory Kyd.

Auch über die Konzeptverifikation hinaus war der digitale Zwilling bei der Umsetzung des neuen Konzeptes hilfreich. So liess sich die Entwicklung des MCS und des «PARO-Motion» parallelisieren, sodass die Maschine schneller als üblich realisiert werden konnte. Und nicht zuletzt half die virtuelle Inbetriebnahme des MCS auch, die Integration und Inbetriebnahme des MCS vor Ort bei Paro optimal vorzubereiten: In nur zwei Tagen war das MCS vor Ort installiert und bereit für den ersten Probelauf. «Das war dann das zweite Highlight des Projektes: Zu sehen, dass der Transport auch in der realen Maschine funktioniert.», so Kyd.

Standardisierte Umgebung ermöglicht weitere Prozessverbesserungen

Gregory Kyd ist sich sicher, dass Paro mit dieser Lösung auf einem guten Weg ist: «Ich rechne damit, dass wir künftig 15-25 % aller neuen linearen Maschinen und Anlagen mit einem MCS ausrüsten werden.“ Dazu kann Paro auch bestehende Maschinen einfach nachrüsten. Durch die Modularität der Lösung sind sie ausserdem in der Lage, den Standardisierungsgrad der Maschinen und Anlagen mittelfristig zu erhöhen, was sich positiv auf die Projektlaufzeiten auswirken wird. «Und nicht zuletzt können wir dank der einheitlichen Engineeringumgebung für das MCS und die Anlagenautomatisierung auch unser Know-how und unsere Ressourcen effizient einsetzen. Insgesamt ergeben sich für uns mehr Freiheitsgrade, mit denen wir für unsere Kunden noch flexiblere und leistungsstärkere Lösungen entwickeln können.»

Technik in Kürze

Das Multi-Carrier-System (MCS) auf Basis der Simatic-Steuerung ermöglicht es, Transportwägen oder Träger individuell und flexibel innerhalb einer Strecke zu positionieren oder zu bewegen. Als Baukastensystem kann das MCS einfach mit skalierbaren Motion Control Systemen wie Simotion und Sinamics sowie verschiedenen Motoren, Carriern und Führungen an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Mithilfe des Mechatronics Concept Designer und dem Digitalen Zwilling kann der gesamte Engineering-Prozess vom Konzept bis zur vollständigen Inbetriebnahme virtuell abgebildet werden.

PARO AG

Die PARO AG wurde 1986 in Subingen gegründet und beschäftigt über 50 Mitarbeiter. Seit damals haben über 600 Anlagen die Fabrik in Subingen verlassen – ausgestattet mit Eigenentwicklungen und individuellen Detaillösungen. Als GU-Partner unterstützt Paro bei der Realisierung von technisch hochstehenden Lösungen und produziert teil- und vollautomatische Montage- und Prüfanlagen.