Vom digitalen Zwilling zur perfektionierten Produktion

Steigende Nachfrage, hohe Anforderungen an Effizienz und kurze Durchlaufzeiten stellen Produktionsanlagen zunehmend vor Herausforderungen. Unternehmen stehen dabei vor der Aufgabe, bestehende Anlagen gezielt weiterzuentwickeln oder durch Erweiterungen an veränderte Produktionsbedingungen anzupassen. In manchen Fällen kann auch die Planung einer neuen Produktionsstrecke erforderlich sein. Entscheidend ist die Frage, welche Maßnahme technisch und wirtschaftlich das beste Ergebnis erzielt.

Digitale Zwillinge als Basis

Entscheidungen zur Anpassung oder Erweiterung von Produktionsanlagen sind oft komplex, da selbst geringfügige Änderungen erhebliche Auswirkungen auf Materialfluss, Anlagenauslastung und Produktivität haben können. Die praktische Erprobung verschiedener Szenarien ist meist mit hohem Zeit-, Kosten- und Ressourcenaufwand verbunden. Gleichzeitig erschwert die zunehmende Komplexität moderner Produktionslinien eine verlässliche Bewertung möglicher Veränderungen im Vorfeld. Eine effiziente Möglichkeit, unterschiedliche Szenarien zu analysieren und zu bewerten, bietet die Simulation auf Basis eines digitalen Zwillings. In der Praxis erfordert dies jedoch häufig die Zusammenarbeit mit spezialisierten Simulationsdienstleistern, einen umfangreichen Datenaustausch sowie einen beträchtlichen Vorbereitungsaufwand. Genau an diesem Punkt setzt SEW-Eurodrive an.

Das Bruchsaler Unternehmen übernimmt die Simulation von Produktionsanlagen der Kunden und liefert belastbare Handlungsempfehlungen mit geringem Vorbereitungsaufwand. Wurde eine Anlage mit Automatisierungstechnik von SEW-Eurodrive realisiert, stehen die erforderlichen Daten für die Modellierung bereits zur Verfügung. Auf Basis bestehender Simulationswerkzeuge lassen sich verschiedene Szenarien mithilfe digitaler Zwillinge schnell und effizient virtuell abbilden und bewerten. Dadurch kann die technisch und wirtschaftlich geeignete Lösung identifiziert werden, bevor Anpassungen in der realen Produktion umgesetzt werden.

Praxisbeispiel Pickerlinie

Automatisierte Konfektionierungslinien mit Pickersystemen gehören zu den komplexesten Anwendungen in der Lebensmittelindustrie. Insbesondere Linien mit Tripoden oder Delta-Robotern erfordern ein präzises Zusammenspiel aller Komponenten. Bereits kleine Änderungen durch Erweiterungen oder Eingriffe können Auswirkungen auf den gesamten Materialfluss und die Anlagenleistung haben. Um Risiken zu minimieren, sollten geplante Anpassungen daher vor der Umsetzung umfassend analysiert und validiert werden. Wie digitale Simulationen dabei unterstützen können, zeigt ein Kundenprojekt aus der Lebensmittelindustrie.

Ein Hersteller von Keksen und Backwaren stand vor der Herausforderung, die Produktivität seiner bestehenden Pickerlinie zu erhöhen, um saisonale Nachfragespitzen zuverlässig bewältigen zu können. Die Anlage war mit drei Tripoden ausgestattet, deren Kapazität an ihre Grenzen stieß. Vor diesem Hintergrund stellte sich die Frage, ob eine Erweiterung der Linie erforderlich war oder ob sich die gewünschte Leistungssteigerung bereits durch die Verbesserung bestehender Prozesse erreichen ließ. Auf Basis der vorhandenen Anlagendaten entwickelte und simulierte SEW-Eurodrive verschiedene Lösungsansätze mithilfe eines digitalen Zwillings, um die Auswirkungen möglicher Maßnahmen transparent zu bewerten und die technisch sowie wirtschaftlich sinnvollste Variante zu identifizieren.

Anpassen oder erweitern?

Zu den wichtigsten Erkenntnissen aus den Simulationen gehörten unter anderem folgende Ergebnisse: Zunächst wurde der Istzustand der Linie mithilfe eines digitalen Zwillings detailliert analysiert. Die Simulationen zeigten, dass bereits gezielte Anpassungen der Pickstrategien und Bewegungsabläufe der Tripoden zu einer signifikanten Produktivitätssteigerung führen. Dies beinhaltete unter anderem die Abstimmung der Greifbewegungen und eine Verringerung des Abstands der Bänder, auf denen die Produkte transportiert werden. Das Ergebnis war eine sofortige Steigerung der Effizienz, ohne dass größere Investitionen nötig waren.

Im nächsten Schritt wurde untersucht, welches Potenzial eine Erweiterung der Pickerlinie durch zusätzliche Roboter bietet. Die Simulation zeigte, dass durch die Integration einer weiteren Tripode und die damit verbundene Neuabstimmung des Materialflusses eine Effizienzsteigerung möglich ist. Interessant war dabei, dass die Linienerweiterung zwar zu einer Erhöhung der Pickeranzahl um ein Drittel führte, aber letztlich nur eine Produktionssteigerung von ungefähr 20 Prozent ermöglichte. Die Analyse zeigt, dass die Effizienzsteigerung nicht zwingend linear zur Erweiterung der Ressourcen verläuft.

Geschwindigkeit und Dynamik

Ein weiteres Simulationsszenario untersuchte den Einfluss der Bandgeschwindigkeit und der Dynamik der Roboterbewegungen. Die Ergebnisse zeigten, dass durch die Erhöhung der Geschwindigkeit und die Anpassung der Roboterpfade die Taktzeit verkürzt werden konnte. Jedoch nahmen mit steigender Geschwindigkeit auch die Anforderungen an die Präzision der Roboterbewegungen zu, wodurch das Risiko von Fehlplatzierungen und Ausschuss anstieg. Die Simulation machte deutlich, dass die erzielbaren Produktivitätsgewinne mit potenziellen Qualitätseinbußen verbunden sein können. Trotz höherer Leistung erwies sich dieses Szenario nur bedingt geeignet für eine dauerhafte Leistungssteigerung der Produktionslinie.

Intelligente Lastverteilung

Ein weiterer Aspekt bei der Auslegung von Pickerlinien ist die intelligente Verteilung der Arbeitslast auf die eingesetzten Roboter. Mithilfe der Simulation wurde im vorliegenden Anwendungsfall gezeigt, dass die vorhandene Lastverteilung bereits ausgewogen erfolgte. Wäre das nicht der Fall, kann die gleichmäßige Lastverteilung auf alle Roboter verhindern, dass einzelne Maschinen überlastet werden. Gleichzeitig erhöht sie die Anlagenverfügbarkeit, verbessert die Betriebssicherheit und senkt das Risiko ungeplanter Stillstände. Die Simulationsergebnisse zeigten schließlich, dass für den Kunden aus der Lebensmittelindustrie eine Kombination aus der Verbesserung des Istzustands und der Erweiterung durch einen zusätzlichen Roboter die beste Lösung war. Diese Maßnahmen führten zu einer signifikanten Steigerung der Produktivität bei saisonalen Nachfragespitzen und gleichzeitiger Schonung der Getriebe.

Maschinenpakete für Erweiterungen

Ist die Erweiterung der bestehenden Produktionslinie oder der Aufbau einer neuen Anlage erforderlich, bietet das Maschinenpaket für Toploader von SEW-Eurodrive eine leistungsfähige und flexible Lösung. Sie kombiniert moderne Automatisierungstechnik mit vorkonfigurierten Softwaremodulen und ermöglicht die effiziente Verarbeitung unterschiedlichster Produktformate. Das Paket für Toploader wurde speziell für Sammelpacker mit Toploader-Ausführung entwickelt. Dank seines modularen Aufbaus und der einfachen Parametrierung lässt es sich mit geringem Engineering-Aufwand sowohl in bestehende Anlagen integrieren als auch für den Aufbau neuer Produktionslinien einsetzen. Dies verkürzt die Inbetriebnahmezeiten und reduziert den Implementierungsaufwand. Mit dem Toploader-Paket erhalten die Kunden eine durchgängige Lösung für Erweiterungs- und Modernisierungsprojekte. Dank ihres modularen Konzepts lässt sie sich in bestehende Anlagen integrieren oder als Grundlage für neue Produktionslinien einsetzen. Damit können Erweiterungs- und Modernisierungsprojekte effizient umgesetzt und Anlaufzeiten verkürzt werden.

Simulation als Entscheidungsgrundlage

Simulationen ermöglichen es, geeignete Verbesserungsmöglichkeiten in Produktionslinien frühzeitig zu identifizieren und unterschiedliche Szenarien zu bewerten – ohne Eingriffe in den laufenden Betrieb. Auf dieser Grundlage lassen sich fundierte Entscheidungen für Erweiterungen, Modernisierungen oder Prozessanpassungen treffen. Mit seinen Simulationsservices unterstützt SEW‑Eurodrive Unternehmen dabei, die technisch und wirtschaftlich beste Lösung zu ermitteln und Verbesserungsmaßnahmen zielgerichtet umzusetzen. Der dabei verfolgte Ansatz geht dabei über die reine Simulation hinaus. Durch die Kombination aus Automatisierungstechnik, digitalen Services und kontinuierlicher Prozessverbesserung entsteht ein ganzheitliches Lösungskonzept, das Unternehmen bei der langfristigen Weiterentwicklung ihrer Produktionsanlagen unterstützt. So lassen sich Effizienzpotenziale erschließen, Investitionen absichern und die Wettbewerbsfähigkeit auch unter sich verändernden Marktanforderungen langfristig stärken.