Virtuelle Inbetriebnahme der Roboterzelle REAL-M

Die wachsenden Anforderungen an Automatisierungslösungen und die Forderung nach immer kürzeren Bereitstellungszeiten führen zu zunehmendem Zeitdruck bei der Umsetzung von Projekten. Um dieser Herausforderung zu begegnen, kann die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) eingesetzt werden. Am Beispiel des Retrofits der Roboterzelle REAL-M (Robotics Engineering Application Lab for Matrix Production) am Fraunhofer IWU in Chemnitz zeigen wir, wie das geht.

Was ist VIBN?

Mit der Virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) können Steuerungsfunktionen unabhängig von der realen Maschine an der echten Steuerung getestet werden. Ein physikalisch basierter digitaler Zwilling ermöglicht eine realitätsgetreue 3D-Simulation des Systemverhaltens. Ziel ist es, Fehler im Steuerungscode frühzeitig im Entwicklungsprozess zu erkennen und zu beheben Damit können die Prozesse der Inbetriebnahme und des Hardwareaufbaus parallelisiert und der Zeitbedarf für die Maschinenbereitstellung verringert werden.

Was haben wir im Demonstrator REAL-M realisiert?

Das VIBN-Modell des REAL-M ermöglicht es, ein kaskadiertes Steuerungssystem – bestehend aus einer Siemens-Leitsteuerung und vier Kuka-Robotern, von denen jeder mit einer eigenen Steuerung ausgerüstet ist – an einem digitalen Zwilling in Betrieb zu nehmen und so den Inbetriebnahmeprozess zu optimieren. Darüber hinaus bietet es die Möglichkeit, neue eingehende Steuerungsprogramme zu testen und einen sicheren Betrieb der gesamten Anlage zu gewährleisten.

Der Demonstrator REAL-M veranschaulicht folgende Schwerpunkte:

• Erstellung eines digitalen Abbilds der realen Maschine (VIBN-Modell)
• Kommunikation zwischen den Steuerungen von Siemens und KUKA und dem digitalen Zwilling
• Verknüpfung des VIBN-Modells mit Emulationen der verschiedenen Steuerungssysteme (Siemens, KUKA) für eine Software-in-the-Loop(SiL)-Simulation
• Anbindung des VIBN-Modells an die reale Steuerungshardware für eine Hardware-in-the-Loop(HiL)-Simulation 

Was bieten wir an?

• Machbarkeitsanalyse für Automatisierungskonzepte
• Umsetzung von VIBN-Lösungen von der Entwicklung digitaler Zwillinge über SiL- bis hin zu HiL-Simulationen 
• Erweiterte Simulationsmodelle zur Berücksichtigung der Dynamik, zur Berechnung des Energieverbrauchs und zur Optimierung von Produktionsabläufen
• Schulungslösungen für Mitarbeitende
• KI-Plugins für VIBN
• VIBN-Schulungen