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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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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
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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.
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Page 4 Siemens Digital Factory
Intelligente Modelle unterstützen den Lebenszyklus in jeder Phase
Accurately represent what is real…
and simulate what is possible.
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Page 5 Siemens Digital Factory
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
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Produktentwicklung
Konstruktion, Konfiguration und Absicherung der Produktidee
Konzept Layout und Entwurf Interdisziplinäre Entwicklung
Analysis and Simulation Engineering to Order
Produkt Entwicklung
Produktions- Planung
Produktions- Engineering
Produktion Service
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Die Zukunft mit zunehmender Digitalisierung gestalten
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
Produktions- Planung
Produktions- Engineering
Produktion
Service
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Page 8 Siemens Digital Factory
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
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Page 9 Siemens Digital Factory
Digitale Fabrik mit Tecnomatix
Planung, Simulation und Produktion
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Page 10 Siemens Digital Factory
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
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Process Simulate vs. Robcad
Concept Basic Verification Path planning &
OLP Robot Sync. &
OLP Build Commissioning
Zone/Line
Cell
Robot/Path
Manufacturing Backbone
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Page 12 Siemens Digital Factory
Process Simulate Robotics
Stationsstruktur
Schweißpunkt-
verteilung
Roboterpfade
Materialhandling
Schweißoperationen
Vorrichtungen
Virtuelle
Inbetriebnahme
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Page 13 Siemens Digital Factory
Robotics Simulation @ Automotive
Station Punktschweißen Zellensimulation
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Page 14 Siemens Digital Factory
Robotics Simulation @ Electronics
Montage von Haushaltsgeräten Montage mit Zweiarmrobotern
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Page 15 Siemens Digital Factory
Robotics Simulation @ Machinery
Schweißrobotik Polieren
Bohren Bestückung und Handling
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Page 16 Siemens Digital Factory
Robotics Simulation @ Aerospace
Entgraten Bohren und Nieten
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Page 17 Siemens Digital Factory
Die Zukunft mit zunehmender Digitalisierung gestalten
3. Kosteneinsparung durch hohe Effizienz im Produktions-Engineering
1 2
3 4 5
Simulation und optimierte
Produktion
Bis zu 50 % vekürzte
Marktreife
Produkt Entwicklung
Produktions- Planung
Produktions- Engineering
Produktion
Service
Intelligente Kommunikation
(“Internet der Dinge”)
Integration der
Automatisierungsfunktionen
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Page 18 Siemens Digital Factory
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
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Page 19 Siemens Digital Factory
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
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Page 20 Siemens Digital Factory
Virtuelle Inbetriebnahme mit Process Simulate
Anwendungsbeispiel Maschinenzelle
Touchpanel
mit HMI
Simatic PLC
Monitor 1
Simulation
Monitor 2
Programmierumgebung
der SPS
SimbaBox
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Page 21 Siemens Digital Factory
Die Zukunft mit zunehmender Digitalisierung gestalten
4. Effiziente vernetzte Produktion
1 2
3 4 5
Simulation und optimierte
Produktion
Bis zu 50 % vekürzte
Marktreife
Produkt Entwicklung
Produktions- Planung
Produkt Engineering
Produktion
Service
Intelligente Kommunikation
(“Internet der Dinge”)
Integration der
Automatisierungfunktionen
3 4
Vollständige Integration von Produkt und
Produktionsportfolio
Datenintegration zur Fertigung
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Page 22 Siemens Digital Factory
• 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
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Page 23 Siemens Digital Factory
Zusammenführung von digitalem Modell und realer Welt
Laser Scanning Workflow
Scan Registration & Pre-
processing
Reference Scan in Prozess
Plannung Model
Simulation und
Validierung
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Page 24 Siemens Digital Factory
Hannover Messe 2014 – Laser Scanning des Siemens Future Forum
Laser Scanning Prozess und Pre-Processing
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Page 25 Siemens Digital Factory
Hannover Messe 2014 – Laser Scanning des Siemens Future Forum
Tecnomatix Process Simulate - Simulation und Validierung
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Page 26 Siemens Digital Factory
Hannover Messe 2014 – Laser Scanning des Siemens Future Forum
Tecnomatix Process Simulate - Reference Scan im Prozessplanugsmodell
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Page 27 Siemens Digital Factory
Simulation & Energieeffizienz
INDUSTRY
ROBOTS
ENERGIESIMULATION IN PROCESS
SIMULATE
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Page 28 Siemens Digital Factory
Roboter Energieeinsparung
Einfluss der Roboterbewegung
Eckig 100% Abgerundet 83% Smart 65%
35% Einsparung
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Page 29 Siemens Digital Factory
Energie Simulation in Process Simulate
Darstellung des Energieverbrauchs über der Zeit
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Robotik Energiesimulation mit Process Simulate
Anwendungsbeispiele
Optimale Platzierung unter Berücksichtigung von
Erreichbarkeit und Energieverbrauch
Optimierter Gesamtablauf unter Berücksichtigung von
Prozessreihenfolge, Geschwindigkeit und
Energieverbrauch
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Page 31 Siemens Digital Factory
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
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Page 32 Siemens Digital Factory
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
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Page 33 Siemens Digital Factory
Tecnomatix Plant Simulation
Worldwide User Conference 2015 – Save The Date
June 15-17, 2015
Plant Simulation Development Center
Stuttgart Weilimdorf, Germany
Learn about:
• Increased modelling productivity
• Innovative ideas for addressing your layout challenges
• Timesaving tips and tricks for your work
• Expanded network of resources and user examples
• Significant cost savings through understanding and
implementation of new features and enhancements
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Page 34 Siemens Digital Factory
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