Siemens Industry Teamcenter: Digitalisierung soweit das Auge reicht

NX Mechatronics Concept Designer, SIMIT und PLCSIM Advanced ermöglichen die virtuelle Inbetriebnahme der Minitec Anlage.

Thilo Gräser
Leiter Lösungsvertrieb bei der BCT Technology AG

„Wir beginnen die Unterstützung unserer Kunden mit einer neutralen Ist-Aufnahme der Prozesse und des Digitalisierungsgrades und entwickeln dann Lösungsvorschläge. Oft verknüpfen wir vorhandene Umgebungen, konsolidieren viele kleine Lösungen und empfehlen neue Software nur, wo es sich wirklich anbietet“

Die Leistungsfähigkeit von Maschinen- und Anlagenbauern beeinflusst den technischen und wirtschaftlichen Fortschritt in vielen Branchen der Industrie – schon allein deshalb müssen Unternehmen dieser Schlüsselbranche ständig Innovationen liefern. Aktuelle Herausforderungen wie Fachkräftemangel, Materialknappheit und Lieferengpässe oder der Strukturwandel in der Automobilindustrie erleichtern dies nicht. Dazu erwarten die Kunden, dass Neuentwicklungen trotz gleichzeitig steigender Komplexität in kürzerer Zeit zur Markreife kommen. „Der Trend geht zur multidisziplinären Produktentwicklung, daher müssen Mechanik, Elektrik und Steuerungstechnik parallel entwickelt werden“, sagt Michael Komposch, Sales Director bei der ACAM Systemautomation GmbH, einem Smart Expert Partner von Siemens Digital Industry Software. „Gleichzeitig steht man vor einem steigenden Anteil von Elektronik und Software.“

Minitec Anlage zum vollautomatischen Befüllen von Boxen.

Michael Komposch
Sales Director bei der ACAM Systemautomation GmbH

„Der Trend geht zur multidisziplinären Produktentwicklung, daher müssen Mechanik, Elektrik und Steuerungstechnik parallel entwickelt werden.“

Kürzere Entwicklungszyklen, geringere Kosten

„Sondermaschinen werden bauteilbezogen nach externen Anforderungen entwickelt, dabei spielt die Margensicherung eine wichtige Rolle“, sagt Thilo Gräser, Leiter Lösungsvertrieb bei der BCT Technology AG, die ebenfalls als Smart Expert Partner das Xcelerate Portfolio von Siemens anbietet – ein umfassendes Angebot an technischen Digitalisierungslösungen und Dienstleistungen für die Industrie. „Die Anforderungen an Serienmaschinen und ihre Preisgestaltung kommen dagegen meist aus dem Marketing. In beiden Fällen kann im Wettbewerb nur gewinnen, wer den gesamten Wertschöpfungsprozess verkürzen und die Effizienz steigern kann.“

Minitec Transfersystem.

Permanente Suche nach Verbesserungen

Seit Jahren drehen die Unternehmen der Branche an den Stellschrauben für Effizienz und kürzere Zeit zur Marktreife. Doch Lean-Initiativen und kontinuierliche Verbesserungsprogramme greifen aufgrund ständiger Änderungen und geringer Stückzahlen nicht dauerhaft. Die Software-Investitionen beschränken sich durch Abteilungsdenken und die Komplexität übergreifender Einführungen oft auf Domänen – der rote Faden einer umfassenden Digitalisierungsstrategie fehlt. Wenn jeder nur so weit denkt, wie das Auge reicht, hilft die ungetrübte Sicht von außen: „Wir beginnen die Unterstützung unserer Kunden mit einer neutralen Ist-Aufnahme der Prozesse und des Digitalisierungsgrades und entwickeln dann Lösungsvorschläge. Oft verknüpfen wir vorhandene Umgebungen, konsolidieren viele kleine Lösungen und empfehlen neue Software nur, wo es sich wirklich anbietet“, sagt Thilo Gräser. „Die Kunden wollen sehr genau wissen, wie ein Prozess digitalisiert werden kann, wie sich Veränderungen auswirken und wo Einsparungen an Zeit und Kosten zu erwarten sind.“ Es entstehen langfristige Lösungen und Strategien, die über Monate und Jahre verfolgt werden. Während dessen wird stets reflektiert, ob man auf dem richtigen Weg ist. „Unsere Kunden schätzen dabei die Methodik, die BCT in vielen Jahren entwickelt hat“, erklärt Thilo Gräser. So gehen wir vor allem übergreifende Themen an, Produktdaten-Management (PDM) mit Teamcenter, ebenso wie die immer wichtiger werdende Verwaltung von Software-Versionsständen zur jeweiligen Maschine mit Polarion.“

Eine vollautomatische Produktionsanlage für Parkettboden verarbeitet bis zu 360 Bretter pro Minute.

Durch digitale Zwillinge optimieren

Zunehmende Komplexität und die Kombination von Hard-, Software und Elektronik erhöhen das Fehlerrisiko. Die Spielräume und Möglichkeiten für nachträgliche Korrekturen wurden zuletzt durch die Pandemie begrenzt. Fehler in Produktion und Montage, Probleme bei der späteren Inbetriebnahme, Stillstandszeiten nach dem Kauf und Schwierigkeiten bei der Ersatzteilversorgung kosten erhebliche Zeit und Effizienz. Deshalb unterstützt ACAM die Kunden bei der Erstellung eines vollständigen digitalen Zwillings ihres Produkts. Damit werden Inbetriebnahme und Leistungsfähigkeit prognostiziert und mittels Simulation verifiziert. Neben den 3D-Konstruktionslösungen Solid Edge und NX enthaltenen Werkzeugen wird der ebenfalls zum Xcelerate Portfolio von Siemens gehörende Mechatronics Concept Designer (MCD) eingesetzt. Die Software kann den Entwicklungsprozess wesentlich beschleunigen, weil sie Bewegungsabläufe einer Maschine mit ihrem gesamten physikalischen Verhalten simuliert. „Anwender werden bei der Auswahl von Elementen unterstützt, können Machbarkeitsstudien durchführen, Taktzeiten absichern und komplexe Abläufe an den Maschinen darstellen“, berichtet Michael Komposch. „Dadurch bringen sie ihre Produkte schneller und sicherer auf den Markt.“

Die gesamte Produktionsanlage für Parkettboden wurde im Mechatronics Concept Designer (MCD) von Siemens Digital Industries Software aufgebaut und simuliert.

Virtuelle Inbetriebnahme in der Praxis

Dies zeigt das Beispiel des ACAM-Kunden Willingshofer in der Steiermark. Der Hersteller von Sondermaschinen sollte eine vollautomatische Produktionsanlage für Parkettboden entwickeln, die 360 Bretter pro Minute verarbeitet. So wurden ein Modell mit allen physikalischen Eigenschaften aus CAD-Modellen im MCD aufgebaut. Die Software ermöglichte es, die Anlage in mehreren Schritten auf maximale Produktivität und Verfügbarkeit zu optimieren, bevor das erste Teil real gefertigt ist. „Durch die Überprüfung aller Maße und Transportgeschwindigkeiten am digitalen Zwilling konnten wir Komponenten wie Motoren und Getriebe frühzeitig auswählen“, berichtet der Techniker Johannes Huber. „Durch frühe Bestellungen konnten wir die Komponenten zu günstigen Preisen einkaufen.“

In umfangreichen Tests vor der Auslieferung zeigte sich, dass die Vorhersagen sehr genau waren und nur minimale Anpassungen nötig machten. „Ohne den MCD wäre es uns nicht gelungen, derartige Ergebnisse zu liefern“, erklärt der geschäftsführende Gesellschafter Siegfried Willingshofer. „In Zukunft nutzen wir das Programm bereits in der Angebotsphase, um eine gemeinsame Grundlage für die Implementierung zu schaffen.“ ACAM erleichtert Kunden die Einführung des MCD durch Schulungen und ein Dienstleistungskontingent, mit dem die erste virtuelle Maschine gemeinsam aufgebaut werden kann.

Das Technologieunternehmen MiniTec GmbH & Co. KG in Schönenberg beschäftigt weltweit 420 Mitarbeiter an elf Standorten mit der Fertigung von Profilsystemen und verschiedenen Förder-, Montage-, Prüfsystemen und Lötanlagen. Durch Software und Dienstleistungen von BCT Technology konnte das Unternehmen Anlagen und Steuerungstechnik auf einer gemeinsamen Plattform entwickeln und auf dem Weg der virtuellen Inbetriebnahme so weit optimieren, dass die gelieferten Anlagen auf Anhieb funktionieren: „NX Mechatronics Concept Designer, SIMIT und PLCSIM Advanced bieten uns die Möglichkeit, die Inbetriebnahme am virtuellen Modell durchzuführen. Der Kunde bekommt eine Anlage, die ab dem ersten Tag optimal funktioniert und zuverlässig läuft“, bestätigt Jochen Hellbrück, Ingenieur Automatisierungstechnik bei MiniTec.

Digitalisierung entlang der Prozesskette

Gerade im Anlagengeschäft kommt den mitgelieferten Handbüchern immer höhere Bedeutung zu. Doch „die individuelle Dokumentation wird selten mit der Anlage fertig“, weiß Thilo Gräser. „Das verhindert in manchen Fällen die vollständige Bezahlung bereits abgenommener Produktionsanlagen.“ Wer Teamcenter einsetzt, kann dort verwaltete Produkt- und Engineering-Informationen, Änderungsmitteilungen und Engineering-Workflows automatisiert für technische Publikationen verwenden. Die Autoren haben bereits während der Entwicklung direkten Zugriff auf Produktinformationen und können auf dieselben Meilensteine hinarbeiten. Dabei lassen sich viele Inhalte wiederverwenden und mit individuellen Maschinendaten verknüpfen.

Eine durchgehende Digitalisierung, von Marketing und Vertrieb über Entwicklung und Produktion bis zum Service und Ersatzteilgeschäft, eröffnet zahlreiche Optimierungsmöglichkeiten. Auf dem Maschinen- und Anlagenbau Symposium 2021 präsentierten Cognizant und Siemens eine Kombination aus Optimierung von Durchlaufzeiten und Stärkung der Innovationsfähigkeit anhand des digitalen Zwillings. Damit konnten Maschinen und Anlagenbauer ihre Entwicklungskosten um 20 % reduzieren, die Durchlaufzeit für eine neue Maschinengeneration um 35 % senken und Produktvarianten um bis zu 60 % schneller fertigstellen.