[me] im Gespräch mit ...

Michael May 

von Lenze

 

Mit dem digitalen Zwilling zu Industrie 4.0

 

 

Wenn sich die virtuelle Realität im Maschinen- und Anlagenbau ausbreitet, entstehen keine Parallelwelten. Der Nutzen ist real: Der digitale Zwilling hilft dem Maschinenbauer komplexe Automatisierungszusammenhänge leichter zu beherrschen. Programmierer und Konstrukteure können ihre Anwendungen dank des digitalen Zwillings live erleben. Die Vorlage haben hochauflösende VR-Brillen gegeben, wie sie die Kids für Computerspiele nutzen. „Lenze hat daraus ein starkes Tool fürs Engineering geschaffen“, sagt Michael May, Mastertrainer im Bereich Automation: „An unserem Stand kann man Automatisierung live erleben.“

 

Der Kick zur virtuellen Realität für die Automatisierungstechnik kommt von den Computerspielen und den VR-Brillen. Was verspricht sich Lenze davon?

 

Michael May: Lenze nutzt diese die VR-Brillen-Technik vermehrt als überaus effektives Werkzeug im Engineering und Training. Das Potenzial der virtuellen Realität liegt vor allem darin, dass sich immer komplexere Automatisierungszusammenhänge leichter beherrschen lassen, weil Programmierer und Konstrukteure ihre Anwendungen dank eines digitalen Zwillings live erleben können.

 

Ok, so lassen sich Automatisierungszusammenhänge gut darstellen. Was hebt die virtuelle Realität gegenüber Simulationsmodellen und 3D-Modellen ab?


Anfangs in der Konstruktions- und Engineering-Phase von Maschinen sind die Kombinationsmöglichkeiten von Motoren mit unterschiedlichen Getrieben noch vergleichsweise simpel in Geometrie und Abmaßen vorstellbar. Kniffliger wird es bei ausgeklügelten Softwareanwendungen oder Roboterlösungen. Sie bringen eine Komplexität mit sich, die mit ihrem Detailreichtum den menschlichen Horizont deutlich übersteigt. Simulationsverfahren und 3D-Modelle am Bildschirm zeigen zwar erste tiefergehende Erkenntnisse für Zusammenhänge; hier fehlt allerdings immer noch der wichtigste Schritt – das Erleben. Die virtuelle Realität schließt genau diese Lücke. Automatisierung wird erlebt.

 

Virtuelle Realität in der industriellen Anwendung möchte ja mehr als nur Computerspielerei sein. Wie kommt der Anwender dadurch schneller ans Ziel?


Der Umgang mit Softwaremodulen hat durchaus etwas mit den Fertigkeiten zu tun, die auch beim Spiel gefragt sind. Im Gegensatz zum Computerspiel ist unsere VR einfacher, absehbarer und zehrt nicht an den Nerven. In VR-Verkaufsschlagern wie Resident Evil lauert das Grauen immer realistisch hinter der nächsten Ecke. Statt ihm einen Schrecken einzujagen, vereinfacht die Lenze-Lösung dem „Spieler“ das Leben. Der Anwender erreicht in seiner Automationsaufgabe ohne Probleme und Überraschungen den „Highscore“. Der kann zum Beispiel darin bestehen, im Materialhandling mit dem Roboter eine Pick&Place-Anwendung zu realisieren. Dazu haben wir in der Software-Toolbox FAST für solche Applikationen bereits Standardfunktionen in vorbereitete Softwaremodule gegossen. Mit dieser Form unserer Motion Centric Automation lassen sich beispielsweise die Bewegungen einer mehrachsigen Roboterkinematik bestimmen, ohne dafür erst in die Tiefen von Roboterprogrammiersprachen einsteigen zu müssen.

 

Welche Auswirkung hat die Veränderung von Parametern später ganz real in der Anwendung? Wie verändert sich zum Beispiel der Bahnverlauf bei einer überschliffenen Punkt-zu-Punkt-Bewegung?


Wenn bei der Projektierung die virtuelle Realität genutzt wird, dann haben Entwickler die Chance, durch den mit dem Lenze-System erzeugten digitalen Zwilling zu erleben, wie sich veränderte Einstellungen in der VR-Welt ganz real auswirken.

Zu beachten ist, dass der Bahnverlauf einer überschliffenen PTP-Bewegung nicht vorhersehbar ist. Der Grund für die nicht vorhersehbare Bewegung der Roboterspitze liegt darin begründet, dass die Bahnplanung bei PTP-Bahnen im Gelenkraum und nicht in Umweltkoordinaten stattfindet. Der Bahnverlauf bei überschliffenen PTP-Bewegungen kann im praktischen Einsatz zu dramatischen Folgen führen.


Betrachten wir hierfür ein kleines Beispiel:

Der Roboter soll mittels einer PTP-Bewegung in einer Roboterzelle in der Nähe eines Werkstücks verfahren. Es schließen sich zwei weitere PTP-Bewegungen an. Ein Überschleifen führt nun zu einer Bewegung der Roboterspitze, die kurzzeitig im Werkstück verläuft. Es entsteht also eine nicht unerhebliche Kollisionsgefahr beim Überschleifen von PTP-Bewegungen in Abhängigkeit der Bahnparameter.


Auf diese Weise lassen sich Programmierungen frei von Risiken testen und optimieren. Lenze sieht hier auch einen deutlichen Gewinn an Sicherheit – sowohl aus Sicht des Projektes in Gestalt eines störungsfreien Betriebs als auch für den späteren Schutz der Menschen vor möglichen Fehlfunktionen. Indem Konstrukteure oder Softwareentwickler bei ihrer Arbeit durch die virtuelle Brille schauen, lässt sich eindrucksvoll – eben hautnah – erleben, ob Safety-Funktionen in der Realität wirklich greifen und wie Mindestabstände bei verschiedenen Maschinengeschwindigkeiten wirken.

 

Wie nahe führen digitale Zwillinge den Anwender an eine nach Industrie 4.0 organisierte Produktion heran?


Viele unserer Kunden konzipieren ihre Maschine als mechatronische Systeme, die sie virtuell planen, testen und anschließend validieren. Maschinen und neue Ideen können so im Vorfeld geprüft und weiterentwickelt werden. Selbst der Materialtransport bzw. der Bearbeitungsprozess kann dargestellt und optimiert werden. Für Industrie 4.0 sind zum Beispiel Themen wie Losgröße 1 ein wichtiges Ziel; hier helfen die virtuellen Maschinen neue und einfache Umrüstvorgänge zu entwickeln. Für die Validierung von IIoT Applikationen können Datenkonzepte frühmöglich entwickelt und direkt in der Cloud getestet und verifizieren werden.

 

Ab welcher Entwicklungsphase eines Projekts nutzen Sie die virtuelle Realität?


Damit alle an einem Projekt Beteiligten möglichst umfassend wissen, was mit der eingesetzten Hardware alles möglich ist, lässt sich die virtuelle Realität bereits vor der Planungs- und Entwicklungsphase nutzen – und zwar im Training. Wie gesagt: Mit der VR-Brille sind komplexe Anwendungen sehr gut darstellbar. Entsprechend einfach und anschaulich lässt sich das realitätsgetreue Lernumfeld erleben. Der Stoff ist im Vergleich zu konventionellen Lernmethoden und Darstellungsformen intensiver und leichter erlernbar.

 

Welche Anwendungen und Beispiele zeigen Sie den Besuchern an Ihrem Stand auf der Hannover Messe?


Wir zeigen, was Lernen in der VR bedeutet. Die Besucher an unserem Messestand können sich aktiv in der simulierten Realität zu bewegen. Besucher bekommen die Gelegenheit, mit der VR-Brille in einer Fördertechnikanwendung mit Unterstützung eines Roboters virtuell zu agieren.


Als Anwender in der Produktion können sie im Fabrikumfeld Übungen durchführen und dabei nachempfinden, wie einzelne Arbeitsschritte im realen Maschinenumfeld ablaufen oder wie ein Produkt aufgebaut ist. Dabei spielt es keine Rolle, wo der Lerner sich gerade tatsächlich befindet und wie viel Uhr es ist, denn die VR ist (zukünftig) jederzeit und an jedem Ort zugänglich und unabhängig von einer realen Maschine oder einem Produkt.

www.lenze.de


Die Fragen stellte Peter Schäfer

 

 

Beitrag aus [me] 2/2017
 
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