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Mit Hilfe der virtuellen Inbetriebnahme können Anlagenplaner zentrale Fragen klären, lange bevor die reale Anlage vor Ort existiert.

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Roboter-basierte Anlagen simulieren und programmieren Auge in Auge mit dem digitalen Zwilling

03.06.2022

Anlagensimulationen geben Fertigungsunternehmen mehr Planungssicherheit und helfen, Zeit und Kosten entlang des gesamten Lebenszyklus einer automatisierten Anlage zu sparen. Über eine Simulations- und Offline-Programmiersoftware können roboterbasierte Anlagen virtuell über das Smartphone oder das Tablet dargestellt werden. Mit Hilfe eines VR-Headsets lässt sich die Simulation der Roboter im VR-Bereich erleben und ist so zum Greifen nahe.

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Spätestens seit Beginn der Corona-Pandemie hat sich die virtuelle, ortsunabhängige Kollaboration über alle Branchen hinweg als Erfolgsfaktor bewiesen. Industrieunternehmen profitierten mehr denn je von der Möglichkeit, Anlagen aus der Ferne gemeinsam mit Stakeholdern zu planen und zu validieren. Anhand eines digitalen Zwillings können Roboter- und SPS-Programmierer, die an verschiedenen Orten der Welt sitzen, sich in Echtzeit austauschen und abstimmen – ohne Reibungsverluste und Fehlergefahr durch eine unklare Kommunikation. Dadurch entfallen auch zahlreiche Reisen, Unternehmen sparen also Kosten sowie CO2-Emissionen.

Fertigungsunternehmen setzen grundsätzlich verstärkt auf digitale Prozesse wie die virtuelle Inbetriebnahme, um ihre Projekte zu beschleunigen. Mit Hilfe der virtuellen Inbetriebnahme können Anlagenplaner zentrale Fragen klären, lange bevor die reale Anlage vor Ort existiert: Harmonieren alle Komponenten einer Anlage miteinander? Sind Roboterprogramm und SPS aufeinander abgestimmt? Werden die Taktzeiten der Anlage erreicht?

In diesem Projektschritt können Anlagenbetreiber Optimierungspotenziale der Anlage analysieren und die Roboterprogrammierung entsprechend anpassen. Auch Fehler, Stillstände oder Schnittstellenprobleme lassen sich noch vor dem Bau der Anlage eliminieren. Sobald die Offline-Programmierung abgeschlossen ist, kann die virtuelle Inbetriebnahme starten. Während der realen Anlageninbetriebnahme müssen dann im Idealfall nur noch wenige Parameter nachjustiert werden. Dies bewahrt vor bösen Überraschungen bei der Inbetriebnahme der Anlage – und spart so Zeit und Kosten.

Plattform für den Digitalen Zwilling

Mit RobotStudio bietet der Automatisierungsspezialist ABB eine leistungsstarke Simulations- und Offline-Programmiersoftware für den gesamten Lebenszyklus roboterbasierter Anlagen: von der Planung und Validierung über die virtuelle Inbetriebnahme bis hin zur Wartung. Anwender aus der Automobilbranche berichten beispielsweise, dass sie mit RobotStudio ihre Projektlaufzeit um bis zu 25 Prozent verkürzen konnten.

Das Herzstück von Robot Studio bildet die Virtual-Robot-Technologie. Hierbei handelt es sich um eine exakte Kopie der realen Robotersteuerung im virtuellen Umfeld. Innerhalb der Software steht dem Anwender eine umfangreichen Standardbibliothek von Simulationsmodellen der Roboter sowie Verfahrachsen und Positionierer von ABB zur Verfügung.

Mithilfe eines Geometrie-Imports können CAD-Daten aus der Konstruktion in der Simulation genutzt werden. Das Anlagenlayout lässt sich so schnell und einfach erstellen. Über eine integrierte Physics Engine können zudem physikalische Einflüsse wie Reibung oder Schwerkraft für maximale Realitätstreue simuliert werden. Dieses und weitere Features stellen sicher, dass sich die Simulation der Roboterzelle oder Fertigungslinie exakt so verhält, wie die Realanlage nach der Inbetriebnahme. Anhand der Simulation können Anlagenbetreiber zahlreiche Prognosen über wichtige Merkmale der Anlage treffen, wie zum Beispiel Taktzeit, Erreichbarkeit und Kollisionsuntersuchungen.

Über die Stopp-Position-Simulation sind die Anwender in der Lage, die Bremswege des Roboters in der Stopp-Kategorie 0 und 1 zu simulieren und so auch die Sicherheit einer Roboterzelle zu untersuchen. RobotStudio kann aktuell über zwei verschiedene Arten mit einer SPS verbunden werden. Diese sind die Schnittstellen „SIMIT Connection“ zur Anbindung der Software SIMIT von der Firma Siemens sowie die Schnittstelle „OPCUA Client“ zur Anbindung einer OPCUA-Verbindung. Dies erlaubt es, virtuelle Roboterzellen in RobotStudio im Zusammenspiel mit der SPS zu betrachten.

Anlagensimulation – jederzeit und von überall

Planer können nicht nur von ihrem Arbeits-PC auf RobotStudio zugreifen, sondern auch vom Smartphone oder Tablet aus über die RobotStudio AR Viewer App sowie unterschiedliche Virtual-Reality-Anwendungen. Mittels Augmented Reality können Planer eine virtuelle Anlage in einen realen Raum projizieren, um Details der Anlage in der Planungsphase darzustellen. RobotStudio unterstützt eine Reihe an VR-Headsets, darunter HTC VIVE Cosmos, Oculus Rift, Valve Index und Samsung HMD Odyssey. Mittels VR wird die Simulation der Anlage zum Greifen nahe – inklusive Tutorials und Tooltips, die über ein VR-Menü zugänglich sind.

Dieses breite Spektrum an RobotStudio-kompatiblen Devices eröffnet maximale Flexibilität und Bewegungsfreiheit bei der virtuellen Kollaboration. Die Stakeholder eines Automatisierungsprojekts können sich ortsunabhängig im VR Studio Meeting treffen, um die geplante Anlage gemeinsam zu analysieren und anzupassen. Das vermeidet Missverständnisse durch umständliche Kommunikationswege. Dank der intuitiven Visualisierung und Bedienung sind wenig Vorkenntnisse vonnöten, um das Zellenlayout zu beurteilen.

Die Möglichkeit zur virtuellen Kollaboration sorgt für Transparenz und steigert so das Vertrauen unter den Projektpartnern. Die Projektzeit bis zur betriebsbereiten Anlage verkürzt sich zusätzlich. VR-Rundgänge durch Fertigungsanlagen bieten sich zudem an, um neue Bediener schnell und wirkungsvoll einzubinden und einzuarbeiten – angesichts des Fachkräftemangels ist es umso wichtiger, dass neue Mitarbeitende schnellstmöglich in der Fertigung handlungsfähig werden.

Die virtuelle Kollaboration kommt, um zu bleiben, im Office wie in der Fertigungshalle. Fortschrittliche Lösungen für die virtuelle Inbetriebnahme mit RobotStudio von ABB helfen, das Potenzial einer digitalen Anlagenplanung vollends auszuschöpfen – für schlanke Inbetriebnahmeprozesse und maximalen Return-on-Invest der Automatisierungslösungen.

Bildergalerie

  • Mit RobotStudio bietet der Automatisierungsspezialist ABB eine leistungsstarke Simulations- und Offline-Programmiersoftware für den gesamten Lebenszyklus roboterbasierter Anlagen: von der Planung und Validierung über die virtuelle Inbetriebnahme bis hin zur Wartung.

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  • Das Herzstück von RobotStudio bildet die Virtual-Robot-Technologie. Hierbei handelt es sich um eine exakte Kopie der realen Robotersteuerung im virtuellen Umfeld.

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  • Mit Hilfe der virtuellen Inbetriebnahme mit RobotStudio von ABB können Anlagenplaner zentrale Fragen klären, lange bevor die reale Anlage vor Ort existiert: Harmonieren alle Komponenten einer Anlage miteinander? Sind Roboterprogramm und SPS aufeinander abgestimmt? Werden die Taktzeiten der Anlage erreicht?

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  • Mittels Virtual und Augmented Reality eröffnet RobotStudio maximale Flexibilität und Bewegungsfreiheit bei der virtuellen Kollaboration. Die Stakeholder eines Automatisierungsprojekts können sich ortsunabhängig treffen, um die geplante Anlage gemeinsam zu analysieren und anzupassen.

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  • Mit Hilfe der AR Viewer App auf dem Smartphone oder Tablet können Planer eine virtuelle Anlage in einen realen Raum projizieren, um Details der Anlage in der Planungsphase darzustellen.

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