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Digitaler Maschinenbau: Vom Entwurf zum Betrieb

Digitales Engineering und digitale Zwillinge sind in der Realität angekommen
Digitaler Maschinenbau: Vom Entwurf zum Betrieb

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Flexiblere und leistungsfähigere Maschinen und Anlagen machen den Entwicklungsprozess aufwändiger und komplexer. Digitales Engineering hilft schon heute, den Zeit- und Ressourceneinsatz im Engineering zu begrenzen. Und in Zukunft können digitale Tools im Maschinenbau über den gesamten Lifecycle dazu beitragen, Abläufe zu vereinfachen und Kosten zu senken.

Für die Entwicklung einer Maschine ist ein bewährtes Prinzip die Modularisierung: Erprobte Funktionseinheiten werden wiederverwendet. Profitieren können Maschinenbauer und Anwender über weite Teile des Lifecycles: Vom Design über Programmierung und Inbetriebnahme bis zu Lagerhaltung und Ersatzteillogistik.

Die wichtigste Voraussetzung, um auf Informationen aus vorangegangenen Projekten zurückgreifen zu können, ist allerdings, dass diese in standardisierter Form verfügbar sind. Genau an dieser Stelle setzt der digitale Zwilling an. Er bildet physische Komponenten und Maschinen elektronisch ab und fungiert als Sammelpunkt für alle relevanten Informationen. Das Konzept ist unter dem Namen Verwaltungsschale beziehungsweise Asset Administration Shell (AAS) ein Kernbestandteil im Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) der Plattform Industrie 4.0.

Datenlücken schließen sich

Zwar wurden bereits vor drei Jahren wesentliche Schritte zur Standardisierung der AAS verabschiedet, doch erst langsam schließen sich die Lücken, die bislang einer durchgängigen Datennutzung im Weg standen. Einen wesentlichen Beitrag dazu leistet Lenze mit Werkzeugen und Apps, die das AAS-Konzept bereits heute anwendbar machen – beispielsweise der Easy System Designer (ESD).

Mit diesem webbasierten Werkzeug können alle am Planungsprozess beteiligten Personen der unterschiedlichen mechatronischen Fachdisziplinen die komplette Planung von Automationslösungen, vom Controller bis zur Antriebstechnik, inklusive der nötigen Applikationssoftware, durchführen.

Smartes Engineering

Ein neues Entwicklungsprojekt beginnt im ESD mit der Definition grundsätzlicher Maschinenfunktionen. Auf dieser Grundlage lässt sich bereits programmgestützt eine Machbarkeitsprüfung erstellen, die frühzeitig auf mögliche Probleme hinweist. Beim Design werden Struktur der Applikationen und der I/Os angelegt sowie die benötigte Steuerung festgelegt. Dabei können bereits vorhandene Lösungsmodule berücksichtigt werden. Auch bei diesem Schritt hilft das Planungswerkzeug bei der Machbarkeitsprüfung und deckt potenzielle Konflikte auf.

Single Point of Information

Für den Maschinenbauer sind insbesondere die digitalen Assistenten eine wichtige Unterstützung. Die Auswahl von Komponenten, die Planung von Strukturen und das Aufspüren von Inkonsistenzen und potenziellen Problemen wird mithilfe der intelligenten Helferlein beschleunigt und vereinfacht. So wird der ESD zu einem smarten Entwicklertool.

Darüber hinaus legt der Easy System Designer den Grundstein für einen digitalen Zwilling (also die Asset Administration Shell), die Struktur und Daten der Maschine als Single Point of Information enthält. Dazu zählen etwa die verwendeten Komponenten und ihre Eigenschaften, Informationen zur Software und noch vieles mehr. Auf diese Weise kann man auch später auf alle benötigten Informationen zentral und standardisiert zugreifen.

Ein einheitliches Datenmodell eröffnet die weitere Nutzung auch in anderen Werkzeugen oder sogar in Tools anderer Hersteller. So sorgt Lenze mittelfristig mit passenden Schnittstellen dafür, dass beispielsweise Werkzeuge für Simulation und Virtual Commissioning darauf zugreifen können. Lenze leistet mit seinen Apps und Werkzeugen also einen wesentlichen Beitrag zur durchgängigen Datennutzung.

Entwicklung ist noch nicht zu Ende

Ein Beispiel dafür liefert auch das Lenze-Asset-Management. Das greift im späteren Betrieb genau auf diese Daten zu, beispielsweise wenn es darum geht, beim Ersatz einer Komponente die richtige Variante auszuwählen und Fehlbestellungen zu vermeiden. So vergrößert sich der Nutzen des Digital Engineerings mittels AAS Schritt für Schritt.

Fazit: Digitales Engineering und digitaler Zwilling sind in der Realität angekommen. Sie können bereits praktisch eingesetzt werden und liefern einen nachweisbaren Mehrwert. Und die Entwicklung ist noch lange nicht zu Ende, sondern bietet noch enormes Potenzial, wenn man beispielsweise an eine durchgängige Nutzung der AAS und der darin enthaltenen Informationen denkt: etwa an Cloud-Services, die zur Optimierung von Fertigungsprozessen beitragen. Oder die intelligente Auswertung von Betriebsdaten, beispielsweise aus Antrieben, die zusätzliche Sensoren überflüssig machen. Und nicht zuletzt erhöhen digitale Konzepte auch die erhöhte Flexibilität von Anlagen, in denen ganze Fertigungsmodule einfach per Plug & Produce ausgetauscht werden können.

Lenze SE

Hans-Lenze-Straße 1

31855 Aerzen

www.lenze.com


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