Smarte Prototypen für Virtuelle Inbetriebnahme

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Hohe Kosten und eine fehlende IT-Infrastruktur verhindern bislang, dass der mittelständische Maschinen- und Anlagenbau von Virtual-Reality-Technologien profitieren kann. Dies zu ändern, ist das Ziel im Verbundprojekt VIB-SHP, zu dem CONTACT Software einen zentralen Beitrag für das Product Lifecycle Management (PLM) leistet.
vib-shp

Mit Hilfe von Virtual Reality (VR) lassen sich Fertigungssysteme schon in der frühen Entwicklungsphase zuverlässig erproben und schneller in die Fabrik bringen. Hohe Kosten und eine fehlende IT-Infrastruktur verhindern aber bislang, dass der mittelständische Maschinen- und Anlagenbau von solchen Technologien profitieren kann. Dies zu ändern, ist das Ziel im Verbundprojekt VIB-SHP, zu dem CONTACT Software einen zentralen Beitrag für das Product Lifecycle Management (PLM) leistet.

Im Rahmen von VIB-SHP[1] erarbeiten namhafte Industrieunternehmen, Software-Hersteller und Forschungsinstitute neue Methoden und IT-Lösungen für das „Smart Hybrid Prototyping“ und stellen ein Baukastensystem für den Mittelstand bereit. Es bildet die Basis für eine interaktive 3D-Entwicklungsumgebung, in der die Inbetriebnahme von Produktionsanlagen zuerst virtuell abgesichert werden kann, bevor kostspielige Aufbauten erfolgen. CONTACT Software liefert dafür zwei zentrale Bausteine.

Der eine Baustein ist ein neues, Domänen-übergreifendes Konzept für die Produktmodellierung, das exemplarisch in CIM DATABASE PLM implementiert wird. Der andere ist die Entwicklung und Validierung von neuen PLM-Schnittstellen, um M- und E-CAD-Anwendungen, VR-Technologien, verschiedene Simulationstools und das ERP in den virtuellen Absicherungsprozess einzubinden. CIM DATABASE PLM wird die Kernaufgaben des Produktdatenmanagement übernehmen und für die angebundenen IT-Werkzeuge die 3D-Geometrie, Produktstrukturinformationen und Simulationsmodelle verwalten. Über die Software werden zudem die digital beschriebenen Anlagenkomponenten in einem standardisierten Baukastensystem abgebildet. CONTACTs neue Visualisierungslösung 3D Spatial Connect wird ebenfalls im Rahmen von VIB-SHP eingesetzt, um neben VR und CAD den direkten Zugriff auf die Geometrie im PLM-System zu ermöglichen.

„Virtual Reality eignet sich hervorragend als Medium zur Abstimmung in interdisziplinären Teams“, sagt Dr. Patrick Müller, Produktmanager PLM bei CONTACT Software. „Von der starken visuellen Aussagekraft profitieren alle an der Produktentstehung beteiligten Personen“. Durch den VR-Einsatz ergeben sich zudem wirtschaftliche Vorteile wie beispielsweise die Reduzierung von Änderungen durch eine frühe, digitale Produkterprobung. Wegen der bislang hohen Kosten für solche Technologien werden diese derzeit  fast nur in Großunternehmen und Konzernen genutzt. Das Verbundprojekt zum „Smart Hybrid Prototyping“ (SHP) macht sie nun aber auch für den Mittelstand verfügbar.

Mit dem SHP-Baukasten lassen sich zukünftig Produktaspekte besser berücksichtigen, die in der frühen Entwicklungsphase bisher nur begrenzt darstellbar waren, wie zum Beispiel haptische und akustische Nutzungseigenschaften. Das Verhalten der virtuellen Anlagenkomponenten wird dabei über entsprechende Simulationsmodelle abgebildet und in Echtzeit und Realgröße in der VR-Umgebung erfahrbar. Anwender können über mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattete Interfaces mit dem virtuellen 3D-Modell interagieren und das Zusammenspiel von Mechanik, Elektrik und Software auch funktional erproben. So entsteht – entsprechend der Industrie 4.0-Idee – ein erlebbares Abbild der Fertigungssysteme, das als Referenz für die Entwicklung der mechatronischen Produkte dient. Planer, Kunden, Konstrukteure und Automatisierungsexperten können das VR-Modell als Diskussionsgrundlage für ihre Zusammenarbeit nutzen, und auch die späteren Maschinenbediener lassen sich wesentlich stärker als bisher in die Entwicklung von Fertigungssystemen einbeziehen.

„Mit VIB-SHP beteiligt sich CONTACT an drei Forschungsprojekten zu Industrie 4.0, die den Industrialisierungsprozess hervorragend abdecken“, sagt Müller. GEMINI adressiert die Entwicklung und Umsetzung neuer Industrie 4.0-Geschäftsmodelle, mecPro² zielt auf einen durchgängig modellbasierten Entwicklungsprozess und VIB-SHP widmet sich schließlich der Virtuellen Inbetriebnahme mit neuer Simulationsmethodik.

VIB-SHP wird seitens der Industrie durch Automatisierungsexperten von Beckhoff Automation, EDAG, MEWES & Partner, Jonas & Redmann und PROMESS unterstützt. MEWES & Partner bringen außerdem ihre Software für die Anlagensimulation in das Projekt ein. Die VR-Expertise kommt von den Unternehmen Datenflug und nVIZ, während PSIpenta das ERP-Know-how beisteuert. Die wissenschaftliche Begleitung erfolgt durch die TU Berlin und das federführende Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK. Das vom BMBF geförderte Vorhaben läuft bis Oktober 2017 und wird vom Projektträger im Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum DLR betreut.

[1] Das Projektakronym VIB-SHP steht für Virtuelle Inbetriebnahme mit Smart Hybrid Prototyping – Baukastensysteme für die erlebbare Absicherung von Fertigungssystemen.

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