Simulation und virtuelle Inbetriebnahme im Anlagenbau

„Für uns ein Erfolgsfaktor“

Jörg Thomas: "Durch den Einsatz von Fe.screen-sim können wir mögliche 
Probleme und Fehler bereits in der Planungs- und Konstruktionsphase identifizieren und beheben, was die Effizienz der Projekte steigert."
Jörg Thomas: „Durch den Einsatz von Fe.screen-sim können wir mögliche Probleme und Fehler bereits in der Planungs- und Konstruktionsphase identifizieren und beheben, was die Effizienz der Projekte steigert.“Bild: Klotz GmbH

Was sind die Hauptgeschäftsfelder Ihres Unternehmens?

Jörg Thomas: Klotz ist ein Unternehmen mit Hauptsitz in Kötz bei Günzburg und einem Standort in Shanghai, das sich seit über 30 Jahren auf den Bau von Prüfständen und Montageanlagen für KFZ-Lenkungen spezialisiert hat. Dabei arbeiten wir eng mit unseren Kunden zusammen und entwickeln Anlagenlösungen, die exakt den Anforderungen des Kunden und der Branche gerecht werden. Neben dem Sondermaschinenbau ist auch die technische Software eine unserer Kernkompetenzen. Mit KinRig haben wir ein flexibles Produkt geschaffen, das Automatisierungs- und Prüfaufgaben schnell und standardisiert umsetzt, was eine höhere Effizienz und Produktivität in der Produktion ermöglicht. Zum Software-Knowhow von Klotz gehört auch die virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen der Simulationslösung Fe.screen-sim von F.EE. Klotz hat in den letzten Jahren eine umfangreiche Modellbibliothek entwickelt, die es ermöglicht, schnell digitale Zwillinge der Anlagen aufzubauen.

Wie hat der Einsatz der Software den Workflow bei Ihnen verändert?

Durch den Einsatz können wir mögliche Probleme und Fehler bereits in der Planungs- und Konstruktionsphase identifizieren und beheben, was die Effizienz der Projekte steigert. Die Qualität der SPS-Software wurde erhöht, da automatisierte Tests ohne Gefährdung von Personen durchgeführt werden können. Die Fehleranalyse kann in einer professionellen Entwicklungsumgebung stattfinden, wodurch der Behebungsprozess extrem beschleunigt wird. Die virtuelle Inbetriebnahme verkürzt damit die Inbetriebnahmezeit, ermöglicht Codeanpassungen während der Anlagenverlagerung, spart Kosten und erhöht die Flexibilität.

Wird jede Anlage bei Ihnen virtuell in Betrieb genommen?

Wir streben an, rund 90 Prozent unserer Anlagen virtuell in Betrieb zu nehmen. Ziel ist, die Inbetriebnahme schneller, sicherer und kostengünstiger durchzuführen. Möglich macht das der Einsatz von Fe.screen-sim und einer großen eigenen Modellbibliothek zur schnellen Abbildung der Anlagenmodelle. Ausnahmen bilden Anlagen mit zu komplexen externen Schnittstellen oder zu einfachen kleinen Modulen, bei denen keine virtuelle Inbetriebnahme erforderlich ist. Grundsätzlich wird aber immer angestrebt, die virtuelle Inbetriebnahme zu nutzen, um den Workflow und die Produktqualität zu verbessern.

Wie hoch ist der Automatisierungsgrad bei der Erstellung der virtuellen Modelle?

Der Automatisierungsgrad bei der Erstellung unserer digitalen Zwillinge steigt mit jedem Projekt. Klotz hat eine große Bibliothek mit über 800 Standardobjekten und Plug-ins entwickelt, um die automatisierte Virtualisierung von CAD-Modellen zu ermöglichen. Die CAD-Daten werden automatisiert mit der Klotz-Bibliothek verglichen und die Anlagenmodelle vollautomatisch generiert. Was zu Beginn einen Mitarbeiter eine Woche lang beschäftigt hat, wird heute bei Standardanlagen in drei Minuten erledigt.

Welche Schnittstellen und Datenquellen werden genutzt?

Eine wichtige Datenquelle sind die CAD-Daten aus Autodesk Inventor, die eine genaue geometrische Darstellung der Objekte liefern und deren physikalische Eigenschaften beschreiben. Wir verwenden auch Dokumentationen zu den Aktoren und Sensoren, um zusätzliche Informationen über das Verhalten und die Eigenschaften der Objekte zu erhalten. Für den Ablauf der Simulation nutzen wir verschiedene Schnittstellen wie Twincat, um die Verbindung zwischen der Simulationssoftware Fe.screen-sim und dem von uns entwickelten KinRig herzustellen. Je nach Roboter wird auch hier die passende Schnittstelle verwendet. Zum Abruf und der Verarbeitung von Daten aus verschiedenen Quellen nutzen wir Schnittstellen zu Datenbanken, wie TCP/IP, UDP und FTP. Einige dieser Schnittstellen haben wir selbst entwickelt. Insgesamt ermöglichen uns diese Schnittstellen und Datenquellen eine genaue und umfassende Simulation unseres Systems zur virtuellen Inbetriebnahme. Wir können Szenarien testen und das Verhalten der Objekte in verschiedenen Umgebungen analysieren, um Anpassungen vorzunehmen und die Leistung zu verbessern.

Welche Vorteile sehen Sie in offenen Programmierschnittstellen und wie nutzen Sie diese?

Ich sehe viele Vorteile für die Modellierung, insbesondere für die Flexibilität und die Möglichkeit zur individuellen Programmierung. Sie bieten uns die Möglichkeit, eigene Schnittstellen zu entwickeln und Plug-ins oder SceneObjects zu schreiben, um unsere Modellierung in der Software flexibel zu erweitern. Zudem können wir unsere Prozesse automatisieren und dadurch Zeit und Ressourcen sparen.

Wo sehen Sie Trends im digitalen Engineering?

Wir sehen die virtuelle Inbetriebnahme und die virtuelle Vorabnahme als wichtige Entwicklungen, die uns helfen, Systeme und Prozesse zu testen und anzupassen, bevor sie physisch implementiert werden. Darüber hinaus nutzen wir KI-Technologien und Datenanalysen zur Verarbeitung von Daten und Erkennung von Mustern – um dann wiederum unseren Workflow zu verbessern. Eine weitere grundlegende Entwicklung ist die Automatisierung von Prozessen, die u.a. eine höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit unserer Prozesse ermöglicht. Zusammenfassend sehen wir diese Trends als wichtige Möglichkeit, unsere Prozesse, Systeme, Leistung und Effizienz zu verbessern und dadurch Zeit, Kosten sowie Ressourcen einzusparen.