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Advanced Robotik mit Process Simulate Robotik – Industrielle Lösungen von Siemens, Stuttgart, 24. März 2015, Dr. Bernd Brinkmeier

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Page 2 Siemens Digital Factory

Einschätzung des wirtschaftlichen Potentials von Schlüsseltechnologien

Bedeutung der Robotik

Advanced Robotics ist eine der wichtigsten zukünftigen

Schlüsseltechnologien mit hohem wirtschaftlichen Potential

Quelle: McKinsey Global Institute Analysis



Die Digitalisierung wandelt die Fertigungsindustrie

Verschmelzung von digitaler und realer Welt

Smarte Produkte

Intelligente Information im gesamten Lebenszyklus.

Digitaler Zwilling

Vollständige Produkt-Definition zur Simulation der Realität.

Optimierte verteilte Produktion

Autonome Produktion mit eingebetteter Intelligenz.



Intelligente Modelle unterstützen den Lebenszyklus in jeder Phase

Accurately represent what is real…

and simulate what is possible.



Die Zukunft mit zunehmender Digitalisierung gestalten

1. Schnellere Produktentwicklung mit PLM Software

Produkt Entwicklung

Produktions- Planung

Produktions- Engineering

Produktion

Service

1 2

3 4 5

Virtuelle Produktentwicklung und

Planung mit PLM Verkürzte Produktentwicklungszeit



Produktentwicklung

Konstruktion, Konfiguration und Absicherung der Produktidee

Konzept Layout und Entwurf Interdisziplinäre Entwicklung

Analysis and Simulation Engineering to Order

Produkt Entwicklung



Produktion Service




2. Die Simulation von Produktionsprozessen reduziert Time to Market

1 2

3 4 5

Simulation, Absicherung und optimierte

Produktion

Verkürzte Zeit bis zur

Marktreife

Produkt Entwicklung



Produktion

Service



Produktionsplanung

Wie fertige ich das Produkt am Effizientesten ?

Prozess Planung und Dokumentation Absicherung und Simulation

Anlagenplanung und Optimierung

Product Design

Production planning

Production engineering

Production Service Produkt

Entwicklung Produktions-

Planung Produktions- Engineering

Produktion Service

Robotik und Automatisierung



Digitale Fabrik mit Tecnomatix

Planung, Simulation und Produktion



1986

1990s’

2000’s

2006 2013

New generation Windows

product:

Process Simulate

Tecnomatix Robotics Lösungen

Single Robot

simulation

Complete Solution on

Teamcenter (DB)

Complete line

simulation

Car Body cell

simulation:

Robcad



Process Simulate vs. Robcad

Concept Basic Verification Path planning &

OLP Robot Sync. &

OLP Build Commissioning

Zone/Line

Cell

Robot/Path

Manufacturing Backbone



Process Simulate Robotics

Stationsstruktur

Schweißpunkt-

verteilung

Roboterpfade

Materialhandling

Schweißoperationen

Vorrichtungen

Virtuelle

Inbetriebnahme



Robotics Simulation @ Automotive

Station Punktschweißen Zellensimulation



Robotics Simulation @ Electronics

Montage von Haushaltsgeräten Montage mit Zweiarmrobotern



Robotics Simulation @ Machinery

Schweißrobotik Polieren

Bohren Bestückung und Handling



Robotics Simulation @ Aerospace

Entgraten Bohren und Nieten




3. Kosteneinsparung durch hohe Effizienz im Produktions-Engineering

1 2

3 4 5

Simulation und optimierte

Produktion

Bis zu 50 % vekürzte

Marktreife

Produkt Entwicklung



Produktion

Service

Intelligente Kommunikation

(“Internet der Dinge”)

Integration der

Automatisierungsfunktionen



Produktions Engineering

Übergang aus der digitalen in die reale Welt

Anlagen-Engineering TIA Portal

Offline-Programmierung Virtuelle Inbetriebnahme

Product Design

Production engineering

Production Service Produkt

Entwicklung Produktions

Planung Produktions Engineering

Produktion Service



Virtuelle Inbetriebnahme

Absicherung von PLC und HMI am Simulationsmodell

• Reales Kommunikationsverhalten „intelligenter“ Komponenten (FU, Klebersteuerung,

Robotersteuerung, etc.)

• Testen von SPS-Programmen, Bedienoberflächen (HMI), Sequencing, Notfallszenarien,

Betriebsarten, Sicherheit, etc.)

• Programmierung/Debugging/Monitoring findet mit der Programmiersoftware des SPS-Herstellers

statt

Virtuell

PLC HMI

Real



Virtuelle Inbetriebnahme mit Process Simulate

Anwendungsbeispiel Maschinenzelle

Touchpanel

mit HMI

Simatic PLC

Monitor 1

Simulation

Monitor 2

Programmierumgebung

der SPS

SimbaBox




4. Effiziente vernetzte Produktion

1 2

3 4 5

Simulation und optimierte

Produktion

Bis zu 50 % vekürzte

Marktreife

Produkt Entwicklung


Produkt Engineering

Produktion

Service

Intelligente Kommunikation

(“Internet der Dinge”)

Integration der

Automatisierungfunktionen

3 4

Vollständige Integration von Produkt und

Produktionsportfolio

Datenintegration zur Fertigung



• Verifikation der geplanten 3D-CAD

Geometrie mit den Punktewolken

• Geplante Anlagen werden gegen

die Scan-Daten verifiziert

• Integration von Fabrikplanung und

PLM

• Wiederverwendung von

Punktewolken im Bentley .POD

Format

• Änderungsmanagement zwischen

Prozess- und Layoutengineering

• Visualisierung der geplanten

Prozesse in realem Layoutkontext

• Anpassung des Simulationslayouts

an das reale Umgebungslayout

Zusammenführung von digitalem Modell und realer Welt

Laser Scan Punktewolken für die Simulation

Planung im Fabrikkontext Visualisierung von Punktewolken

und Planungsdaten

Simulation und Verifizierung



Zusammenführung von digitalem Modell und realer Welt

Laser Scanning Workflow

Scan Registration & Pre-

processing

Reference Scan in Prozess

Plannung Model

Simulation und

Validierung



Hannover Messe 2014 – Laser Scanning des Siemens Future Forum

Laser Scanning Prozess und Pre-Processing




Tecnomatix Process Simulate - Simulation und Validierung




Tecnomatix Process Simulate - Reference Scan im Prozessplanugsmodell



Simulation & Energieeffizienz

INDUSTRY

ROBOTS

ENERGIESIMULATION IN PROCESS

SIMULATE



Roboter Energieeinsparung

Einfluss der Roboterbewegung

Eckig 100% Abgerundet 83% Smart 65%

35% Einsparung



Energie Simulation in Process Simulate

Darstellung des Energieverbrauchs über der Zeit



Robotik Energiesimulation mit Process Simulate

Anwendungsbeispiele

Optimale Platzierung unter Berücksichtigung von

Erreichbarkeit und Energieverbrauch

Optimierter Gesamtablauf unter Berücksichtigung von

Prozessreihenfolge, Geschwindigkeit und

Energieverbrauch



Robotik und Offlineprogrammierung zur Planung und Absicherung komplexer

Produktionsprozesse

Erreichbarkeitsanalyse

Kollisionsanalyse

Bahnoptimierung

Reihenfolgenoptimierung

RCS-Simulation

Zeitanalyse / Zeitermittlung

Offline Programmierung

Kalibrierung

Up- / Download von Programmen

Synchronisierung / Handshakes

Ereignisgesteuerte Simulation



Mit virtueller Inbetriebnahme schneller zum fehlerfreien Produktionsstart

• Digitale Planung und Simulation von

automatisierten Fertigungszellen

• Einsparung von 20-30%

Programmierungsaufwand

• 98% Fertigstellungsgrad der Zellen vor

Inbetriebnahme

• Interdisziplinäre Zusammenarbeit von

Elektrik, Mechanik und Steuerung

• Höhere Taktzeitproduktivität von Anfang an



Tecnomatix Plant Simulation

Worldwide User Conference 2015 – Save The Date

June 15-17, 2015

Plant Simulation Development Center

Stuttgart Weilimdorf, Germany

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