18.02.2022 – Kategorie: Allgemein, Konstruktion & Engineering

Fabrikplanung und -Simulation in der Lehre

Quelle: Vegefox.com/Adobestock

Mittels digitaler Fabrikplanung macht die Rudolf-Diesel-Fachschule fit für den digitalen Wandel – wie sie das macht, darüber hier mehr.

Die Rudolf-Diesel-Fachschule in Nürnberg ist die größte Technikerschule der Metropolregion Nürnberg-Fürth-Erlangen. Sie bildet junge Menschen zu staatlich geprüften Technikern in den Fachrichtungen Bautechnik, Elektrotechnik, Informatik, Maschinenbau und Mechatronik aus. Die Ausbildung findet entweder ganztägig oder berufsbegleitend als Abendschule statt. Zusätzlich zum Unterricht wird den über 400 Schülern auch angeboten, in Projektarbeiten praxisrelevante Fähigkeiten zu erwerben.

Text: Wolfgang Lynen ist freier Fachautor.

Ein solches Projekt war der Aufbau einer vollautomatisierten Fertigungsstraße, die das Thema Industrie 4.0 veranschaulichen sollte. Die vier Schüler Jan Weber, Andreas Zaresnuk, David Beer und Lukas Gillner arbeiteten gemeinsam an diesem Projekt, wobei sie insgesamt knapp 500 Stunden investierten. Betreut wurden sie von Oberstudienrätin Monika Nagengast. Das Projekt wurde mit den Instrumenten des Projektmanagements durchgeführt, wobei die Schüler in regelmäßigen Meilensteinsitzungen den aktuellen Stand präsentierten.

Fabrikplanung: Digitaler Zwilling für die Smart Factory

Für die Planung der Fertigungsstraße haben die Projekteure einen digitalen Zwilling erstellt, mit denen sie nicht nur die Anordnung des Maschinenparks innerhalb des vorgesehenen Kellerraums, sondern auch die vollständige Funktionsweise der „Smart Factory“ geplant, simuliert und optimiert haben.

Für die Erstellung des digitalen Zwillings entschieden sie sich für die Software Visual Components. Die Schule erwarb eine günstige Klassenraumlizenz, und Visual Components stellte den Studenten kostenlose Lizenzen zur Verfügung.

Simulieren und planen

Visual Components ist eine Lösung für die 3D-Fabrikplanung und -simulation. Produktionsanlagen lassen sich mithilfe einer Bibliothek von mitgelieferten, vorgefertigten Fabrikkomponenten entwerfen, planen und simulieren. Die Planer können mit der Lösung „digitale Zwillinge“ erstellen – von einzelnen Produktionszellen bis zu kompletten Fabriken.

Mit diesen digitalen Zwillingen lässt sich nicht nur die Produktion optimal planen, sie ermöglichen auch eine virtuelle Inbetriebnahme von Fertigungsanlagen.

Der Softwarehersteller hat seinen Stammsitz in Finnland und die Lösung ist weltweit in vielen Branchen im Einsatz: in der Automobilindustrie und im Maschinenbau ebenso wie in der Logistik und Verpackungsindustrie. Da es unterschiedliche Ausbaustufen gibt, ist Kauf oder Miete der Software auch für kleinere Unternehmen erschwinglich.

Fabriksimulation autodidaktisch erlernt

Die Schüler der Rudolf-Diesel-Fachschule arbeiteten sich autodidaktisch in die Software ein. Auf der Webseite des Herstellers fanden sie viele Videos sowie Anleitungen und konnten sich damit ein solides Wissen aneignen.

Zunächst haben sie die vorhandenen Baupläne des Kellerraums in die Software eingelesen, damit sie die Fertigungsstraße in der korrekten Umgebung virtuell aufbauen konnten. Dazu sind in der mitgelieferten Bibliothek zahlreiche vorgefertigte Fabrikkomponenten wie Roboter, Förderbänder, Maschinen und Anlagen enthalten. Die Schüler mussten lediglich die beiden Fertigungsmaschinen (eine Emco Mill 105 Fräsmaschine und eine DMG Alpha CTX 500 Drehmaschine) modellieren und sie im CAD-System als Rohkörper nachkonstruieren. Diese Modelle haben sie dann über die CAD-Schnittstelle direkt in Visual Components eingelesen.

3D-Fabrikplanung und -Simulation

Danach haben sie die zwei Linien der Fertigungsstraße virtuell aufgebaut. Auf Linie eins belädt ein Robotino (das ist ein mobiles Robotersystem von Festo Didactic) die Fräsmaschine. Nach dem Fräsen legt ein UR5-Roboter von Universal Robots das Werkstück auf einem Förderband ab, an dessen Ende ein weiterer UR5 wartet, um das Werkstück in die Drehmaschine zu laden. Dieser Roboter entlädt das Teil nach Abschluss der Drehbearbeitung auch wieder. Auf Linie zwei belädt ein weiterer Robotino eine weitere Fräsmaschine mit dem Werkstück und legt es nach der Bearbeitung ebenfalls auf ein Förderband.

Ansicht des im Projekt erstellten Fabrikmodells, mit Galerie und Schulungsräumen. Bild: Rudolf Diesel Schule

Digitale Fabrikplanung: Probleme virtuell erkennen und abstellen

Ein digitaler Zwilling dient auch dazu, eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wie eine Anlage in die gegebenen Räumlichkeiten passt; auch die Schüler sollten überprüfen, ob der Platz für die Maschinen und deren Beladung ausreicht. Bei den Untersuchungen am digitalen Modell fanden sie heraus, dass eine vorgesehene Galerie nicht wie geplant aufgebaut werden konnte – sie konnten aber noch rechtzeitig Änderungen vornehmen. Zudem sah die ursprüngliche Planung einige Tische im Maschinenraum vor. Auch hier zeigte der digitale Zwilling, dass der Raum durch die Tische zu voll geworden wäre; also wurden sie aus der Planung entfernt. Mängel konnten also am virtuellen Modell beseitigt werden.

Dabei konnten die Schüler die einzelnen Prozessschritte in der Fertigung mittels Virtual Reality prüfen, wofür die Schule eine HTC Vive Pro gestellt hat. Lukas Gillner, einer der Maschinenbau-Schüler der Rudolf-Diesel-Schule, kommentiert: „Dass in unserer Schule eine professionelle Software eingesetzt wird, um eine vollständige Fertigungsstraße zu konfigurieren, die den Schülern sowohl Industrie 4.0 als auch bestimmte Prozessschritte mittels der VR-Brille nahebringen soll, das empfinden ich und meine Projektgruppe als etwas ganz Besonderes.“ « JBI

Lesen Sie auch: Akustik-Simulation: So liefert sie detaillierte Erkenntnisse für neue Lautsprecher-Designs


Teilen Sie die Meldung „Fabrikplanung und -Simulation in der Lehre“ mit Ihren Kontakten:

Zugehörige Themen:

Digitale Fabrik

Scroll to Top