Beispiele aus der Praxis
Isabella Laasch, Produktmanagerin für Simulation bei B&R, nennt als Top-5-Highlights rund um Digital Twins: „Kommunikationsoptimierung zwischen den einzelnen Abteilungen, Wiederverwendbarkeit über den gesamten Lebenszyklus, frühzeitiges Testen von Software, optimale Entscheidungsfindung und vorausschauende Wartung“ (Quelle: B&R)
Und dass dies nicht nur reine Theorie ist, belegt sie anhand von Referenzbeispielen. Als erste Referenz nennt sie einen Teebeutelhersteller. „Er wollte als neues Produkt eine aufziehbare und verschließbare Teebox im Einzeltaschenformat umsetzen. Das erforderte eine neue Art der Teebeutelherstellung und somit eine komplett neue Produktionslinie“, berichtet sie. Als Zeitraum wurden acht Monate vorgegeben. „Hier haben wir für die Modellerstellung auf MapleSoft aufgesetzt.“ Simuliert wurden dann zum einen die Dimensionierung der Mechanikkomponenten und zum anderen das Maschinenverhalten. „Konkret wurde beispielsweise geprüft, ob die Mechanik physikalisch der gewünschten Produktionsgeschwindigkeit standhält oder ob es von der Stabilität her ggf. zu Brüchen kommen kann. Anhand des Geschwindigkeitsprofils konnte zudem die optimale Auslegung der Motoren und der Frequenzumrichter getroffen werden“, erklärt I. Laasch die Vorgehensweise. Im ersten Ergebnis habe man dem Kunden im Vorfeld seiner Realisierung ein Redesign nahegelegt. „Letztendlich ließen sich auch Energieeinsparungen an der Maschine erreichen“, informiert sie zusätzlich. In Zahlen nennt sie eine Produktivitätssteigerung um 67 % im Vergleich zu bisherigen Maschinen. Die Umstellung auf ein anderes Teebeutelformat ist mit der neuen Maschine in weniger als 5 min realisierbar. Und durch Acoposmulti konnte der Energieverbrauch im zweistelligen Prozentbereich gesenkt werden. Die vorgegebene Realisierungszeit von acht Monaten wurde eingehalten. „Spannend war dieser Use Case auch für uns, weil wir den Prozess der Teebeutelherstellung mitgestalten konnten – und letztendlich auch optimiert haben“, gibt sie weiter an.
Die zweite Referenz kommt aus dem Pharmabereich. „Die Anforderung von Kundenseite war eine modulare Maschine, mit der zum einen Spritzen und zum anderen Ampullen von Spritzen hergestellt werden können. Dabei sollte die Entwicklung der Maschinensoftware unabhängig von realer Hardware erfolgen. Und als Umsetzungszeit wurden fünf Monate bis zur Maschinenpräsentation vorgegeben“, nennt sie die Zielvorgaben. Für die Erstellung des digitalen Maschinenzwillings wurde auf iPhysics gesetzt. Da iPhysics in das Automation Studio integriert ist, kann der Entwickler das virtuelle Modell der Maschine sofort an seinem PC mit einer Hardware- oder Software-in-the-Loop-Konfiguration starten und sich mit der Steuerung verbinden. In der Simulation wurde die Synchronisation von Zuführ-, Roboter- und Förderbändern getestet. Und auch die optimale Motorpositionierung geprüft. „Mit einer integrierten und echtzeitfähigen Physik-Engine simuliert iPhysics das dynamische Verhalten der Maschine in 3D. Alle dynamischen Faktoren, die auf den Materialfluss einwirken, können so mit dem digitalen Zwilling getestet werden. Der Entwickler sieht sofort, welchen Einfluss der Austausch von Komponenten auf den Materialfluss hat. Auch Stillstandzeiten lassen sich direkt erkennen und eliminieren“, erklärt I. Laasch. Als Ergebnis nennt sie stolz: „Wir konnten alle Kundenanforderungen bei dem Projekt umsetzen: die hohe Modularität, die schnelle Umsetzungszeit sowie eine hohe Produktivität.“