Schunk greift nach der Digitalisierung

Produktlebenszyklen werden immer kürzer und Innovationen folgen immer rascher aufeinander. Das bedeutet höchste Anforderungen an Flexibilität und Effizienz bei der Maschinen- und Anlagenentwicklung. Denn je kürzer die Markteinführungszeit eines neuen Produkts, umso größer der Vorsprung im Wettbewerb. Und dazu tragen pass- und zielgenau entwickelte Montagelinien entscheidend bei.

Die Schunk GmbH & Co. KG setzt Maßstäbe bei Handhabungssystemen. Über Elektrifizierung hat Schunk auf dem pneumatikgeprägten Markt der Hochleistungsmontage ganz neue, intelligente Features eingeführt, die den Aufbau mechatronischer Montagesysteme deutlich erleichtern. Mit seinem mechatronischen 24-V-Baukasten von Greifsystemkomponenten lassen sich erstmals komplette Montagesysteme durchgängig auf für Menschen ungefährlicher 24-V-Basis realisieren.

In einem weiteren Schritt setzt Schunk nun in Zusammenarbeit mit Siemens PLM Software auf die Digitalisierung seiner elektrisch gesteuerten Greifsystemkomponenten. „Der gesamte Baukasten soll mithilfe der entsprechenden Software virtuell im dreidimensionalen Raum simuliert und der Engineering-Prozess vom Konzept über Mechanik, Elektrik und Software bis hin zur virtuellen Inbetriebnahme möglichst parallel abgebildet werden“, beschreibt Ralf Steinmann, Geschäftsbereichsleiter Greifsysteme bei Schunk, das Ziel. Unterm Strich verspricht er sich davon für Anlagenbauer und Anwender eine signifikante Verkürzung der Projektlaufzeit, eine schnellere Inbetriebnahme und eine deutliche Effizienzsteigerung beim Bau ähnlicher Anlagen.

Das digitale Abbild der einzelnen Komponenten enthält deren vollständige mechatronische Funk-tionalität: „Der digitale Zwilling öffnet die Tür zum integrierten Engineering und schafft die Grundlage zur Vernetzung aller beteiligten Disziplinen“, betont Ralf Steinmann. Was bislang durch Software-Insellösungen und bisweilen noch manuell abgedeckt wird, soll künftig integriert im Engineering-System Mechatronics Concept Designer (MCD) abgebildet werden – deutlich umfassender, als es bisher möglich ist.

Die Digitalisierung erlaubt ein deutlich effizienteres Engineering und verhindert Fehlerquellen im Planungsprozess. „Indem alle Informationen in einem System zusammengeführt und komplette Anwendungen simuliert werden, lassen sich sämtliche Einzelprozesse aufeinander abstimmen und optimieren“, so Steinmann. Zudem erkennt das System sofort, wenn beispielsweise einzelne Bewegungen vergessen wurden. Damit nicht genug: „Das virtuelle Modell ist Grundlage für die Programmierung der einzelnen Komponenten sowie für die Nachverfolgbarkeit und Echtzeitsteuerung in der laufenden Produktion“, erläutert der erfahrene Handhabungsspezialist.

Und Experte Martin Schleef, Leiter des Geschäftsfeldes Maschinen- und Anlagenbau am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart, bestätigt die Vorteile eines digitalen Zwillings: „Virtuelle Inbetriebnahmen bringen enorme Zeit- und Kostenersparnisse. Mithilfe von Simulationstools können beispielsweise Fertigungsleitsysteme vorab getestet und evaluiert sowie die gesamte Inbetriebnahme und Ramp-up-Phase verkürzt werden. Vorab auftretende Störgrößen wie fehlerhafte Parameter werden verringert.“

Dass all dies der Mechatronics Concept Designer bereits ermöglicht, zeigt eine Pilotanlage aus Mechatronikkomponenten von Schunk, die Siemens auf der Fachmesse SPS IPC Drives 2016 in Nürnberg präsentierte. Bei ihr wurden sämtliche Schunk-Module mit virtueller Intelligenz in Form eines kinematischen Modells angereichert. Statt wie bislang üblich enthalten die digitalen Zwillinge nicht nur Daten der äußeren Kontur, sondern auch Daten zu Gewicht und Hub, Informationen über bewegliche Teile sowie Informationen zu deren Beschleunigung, Geschwindigkeit und zum Erreichen der Endlage. So lässt sich bereits im virtuellen Modell das komplette reale Maschinenverhalten simulieren und optimieren.

All dies entsteht parallel in der Engineering-Software. „Auch wenn der virtuell generierte Ablauf heute noch nicht eins zu eins in die echte Anlage überspielt werden kann, sind bereits rund 70 bis 80 Prozent der Ablaufprogrammierung darin enthalten“, schätzt Ralf Steinmann. Neben einer Ablaufsequenz stellt die Software sämtliche Phasen und Abhängigkeiten dar. Bereits in der Planungsphase lässt sich nun berücksichtigen, welche Bewegungen nötig beziehungsweise möglich sind. Steinmann ist begeistert: „Wir sehen es als unsere Aufgabe, hier mit unserem mechatronischen Baukasten ganz vorne mit dabei zu sein und den Prozess der Digitalisierung aktiv voranzutreiben. Dabei wird es entscheidend sein, den digitalen Zwilling so zu gestalten, dass er seine Funktion für den Konstrukteur optimal erfüllt. Siemens PLM Software ist uns auf diesem Weg ein ebenso verlässlicher wie kompetenter Partner.“

27.03.2017

Bildquellen: Siemens AG / Schunk GmbH & Co. KG