Virtuelle Inbetriebnahme - Vorteile und Funktion

Anmerkung der Redaktion: Dieser Beitrag wurde von Eric Kam und Jonas Ljungsten verfasst.

Sind die virtuelle Inbetriebnahme und die traditionelle Maschineninbetriebnahme gleichwertig?

Neue Produktionsausrüstungen und Fertigungsanlagen werden nicht aus Katalogen bestellt. Stattdessen werden die Spezifikationen und Anforderungen für neue Produktionslinien in Auftrag gegeben - sie werden zwischen dem Kunden und dem Lieferanten ausgearbeitet, verhandelt und hoffentlich akzeptiert, um eine passgenaue Produktionslinie zu definieren. Die traditionelle Inbetriebnahme setzt Anbieter und Kunden jedoch einem erheblichen "Work-at-Risk" aus, da bei der Inbetriebnahme die Ausrüstung interaktiv überprüft wird, mit echten Menschen, die umhergehen, inspizieren und sogar funktionale Prototypen oder sogar die tatsächlich bestellte Ausrüstung bedienen.

Die Überprüfung von Inbetriebnahme-Meilensteinen löst oft neue technische Investitionen oder zusätzliche Konstruktionsarbeiten aus, um eine Abnahme zu erreichen und eine Ablehnung des Projekts zu vermeiden. Die virtuelle Inbetriebnahme zielt darauf ab, die Abhängigkeit von der physischen Konstruktion zu reduzieren oder sogar zu eliminieren, um das Risiko und die Kosten für alle Parteien zu minimieren.

Die virtuelle Inbetriebnahme nutzt die 3D-Modellierung, um Fähigkeiten zu testen, die Funktionalität zu bewerten und potenzielle Verbesserungen auf der Grundlage digitaler Modelle - dem "Digital Twin" - zu identifizieren, ohne auf die physische Konstruktion zu warten. Die virtuelle Inbetriebnahme kann auf verschiedenen Ebenen durchgeführt werden; sie kann eine komplette Produktionslinie simulieren oder auf eine Arbeitszelle oder eine einzelne Montageaufgabe beschränkt sein.

Ob die virtuelle Inbetriebnahme die Anforderungen an die Maschineninbetriebnahme erfüllen kann, hängt davon ab, ob geplante Anlagen in Prozessen eingesetzt werden, die mit deterministischer Simulation & Analyse nicht zuverlässig vorhergesagt werden können, wie z. B. solche Aufgaben, die Interaktionen durch menschliche Ressourcen erfordern. Viele Probleme können unentdeckt bleiben, bis Menschen frei mit den Maschinen interagieren. Da die realen Maschinen erst später zur Verfügung stehen, werden menschenzentrierte Prozessprobleme oft erst nach der virtuellen Inbetriebnahme entdeckt, zu spät, um sie kosteneffektiv zu lösen.

Das heißt, es sei denn, wir finden einen Weg, das digitale Modell für den Menschen ähnlich erlebbar zu machen wie bei der traditionellen Inbetriebnahme, nur eben virtuell.

Virtuelle Inbetriebnahme für Endmontagelinien

Die Notwendigkeit, aussagekräftige digital Twins zu definieren, bedeutet, den Digital Thread über die Verwaltung der CAD-Geometrie und Konfigurationen hinaus zu erweitern, die typischerweise über Product Lifecycle Management (PLM)-Systeme abgebildet werden. Die Erfassung der Details der Fertigungsprozessplanung und der digitalen Inbetriebnahme wird die erforderliche Geschwindigkeit für die Aufzeichnung von Änderungen an Produktdaten und Fertigungsprozesssimulationen nur erhöhen.

Dies führt zu einem signifikanten Anstieg der Nachfrage nach der Definition und Wiederholung von Simulationen; Iteration mit Produkt- und Prozessvarianten, bei denen die Simulationen fast identisch erscheinen, aber subtile, aber kritische Änderungen aufweisen können. Die Notwendigkeit, die oben erwähnte Lücke zu schließen, indem menschenzentrierte Produkt- und Prozessvalidierungen adressiert werden, ist eine Hauptmotivation für die Zusammenarbeit von PTC mit Lösungsanbietern wie der ESI Group.

Die Virtual-Reality-gestützte Engineering-Lösung IC.IDO (Eye-see, I do) ist die Lösung der ESI Group für die Validierung von Produkten und Prozessen in Bezug auf menschliche Interaktionen. Die Möglichkeit, diese Interaktionen zu bewerten, ist entscheidend für die Inbetriebnahme von Maschinen, die sich ausschließlich auf virtuelle oder digitale Assets verlassen.

Mit IC.IDO bringen Fertigungsunternehmen ihre digitalen Produktkonzepte, vorgeschlagene Fertigungsanlagen und unterstützende Werkzeuge in eine virtuelle Version der vorgeschlagenen Anlage für die Inbetriebnahme. Sobald die Produktgeometrie eingebracht ist, können die Beteiligten ihre Maschinen aus der Ich-Perspektive mittels immersiver virtueller Realität (VR) erleben.

Dort können sie das physikalische Verhalten und die Interaktionen zwischen menschlichen Bedienern, den vorgeschlagenen Maschinen, die in Betrieb genommen werden, und den zukünftigen Produkten definieren und bewerten, ohne auf den Bau der Maschinen zu warten, um die Inbetriebnahmeprüfungen durchzuführen.

Virtuelle Inbetriebnahme zukünftiger Maschinen unter Berücksichtigung der menschlichen Faktoren mit IC.IDO von ESI Group
(Bilder mit freundlicher Genehmigung von Volkswagen und MAN Truck)

Zu den adressierbaren Herausforderungen einer menschenzentrierten Produkt- und Prozessvalidierung gehören die interaktive Kollisionsbehandlung zwischen festen Objekten und elastischen Schläuchen oder Kabeln, das physikbasierte Verhalten komplexer kinematischer Mechanismen, die Aufzeichnung und der Export interaktiver Ein- und Ausbaupfade, die Ergonomie und die menschlichen Faktoren. Dies ermöglicht die Validierung von Maschinenlayout, Fertigungszellenplänen und Platzzuweisung.

Virtuelle Reviews innerhalb von IC.IDO können entfernte Teilnehmer in einer gemeinsamen virtuellen Umgebung verbinden, um die Maschineninbetriebnahme persönlich zu erleben. Beobachtungen können erfasst werden, Maschinenverhalten und Effekte können aufgezeichnet und in der Sitzung gespeichert werden und stehen für den Export zur Dokumentation und mögliche nachgelagerte Verwendungen wie digitale Arbeitsanweisungen zur Verfügung.

Die virtuelle Erkundung, Validierung und Inbetriebnahme von menschenzentrierten Montagezellen und -linien kann Fertigungsunternehmen bei der effizienten Zusammenarbeit zwischen Produkt- und Fertigungsentwicklungsteams, Zulieferern, Pilotanlagen, Industrialisierungspartnern und Teams für den Betrieb von Montagelinien unterstützen und so den Bedarf an physischen Bauten reduzieren und gleichzeitig Reisen und persönliche Überprüfungen minimieren.

Mit diesem Ansatz können Sie einen "richtigen" Produktionsstart auf Anhieb sicherstellen und gleichzeitig Änderungen und Aktualisierungen an Ihren Montagelinien agil verwalten und sich schnell an Änderungen der Nachfrage oder der verfügbaren Arbeitskräfte anpassen. Dies mag zwar nicht jede potenzielle Lücke zwischen der konventionellen Maschineninbetriebnahme und einem vollständig digitalen Workflow schließen, aber die virtuelle Inbetriebnahme ist der Realität deutlich näher.

Bleiben Sie gesund und produktiv!

ESI's human centric solution for product & process validation (IC.IDO) ist eine etablierte Industrielösung zur Bewältigung von Herausforderungen in den Bereichen Produktintegration, Human Performed Service und Fertigungsverfahrenstechnik. IC.IDO ermöglicht es Anwendern, neue Produkte und Prozesse durch eine immersive virtuelle Umgebung in Echtzeit intuitiv zu erleben, die speziell für industrielle Anwendungsfälle und die Zusammenarbeit in globalen Unternehmen entwickelt wurde. Die Human Centric Lösung von ESI hat Unternehmen geholfen, Anerkennung für Worker Health & Safety Standards zu gewinnen und gleichzeitig die Produktivität und Arbeitsbedingungen für Fließbandarbeiter und Wartungspersonal zu verbessern.