Digital-Twin-Software ermöglicht Herstellern die Erkundung der Automatisierung vor Kapitalinvestitionen

Das Problem der Erkundung von Automatisierung

Hersteller aller Größen erkennen, dass Automatisierung helfen kann, Arbeitskräftemangel zu lösen, Durchsatz und Qualität zu erhöhen, Abfall zu reduzieren und konsistentere Ergebnisse zu liefern. Doch der Weg von der Erkenntnis dieses Potenzials bis zur tatsächlichen Bereitstellung einer Roboterzelle ist oft einschüchternd. Der Markt ist überfüllt mit Tausenden von Industrierobotern in unzähligen Formen und Größen von einer Vielzahl von Marken, zusammen mit Tausenden von Endeffektoren und Peripheriegeräten. Kombiniert man diese Optionen mit verschiedenen Layouts, Sicherheitsanforderungen und Integrationsanforderungen, wird die Anzahl möglicher Konfigurationen nahezu unendlich.

Für ein Unternehmen, das neu in der Automatisierung ist, häufen sich die Fragen schnell. Welche Robotergröße und Peripherie werden benötigt? Wie viel Stellfläche wird die Zelle einnehmen? Wird der Durchsatz die Investition rechtfertigen? Wie gut wird sich das neue System in bestehende Maschinen integrieren lassen? Besteht das Risiko, sich an einen einzigen Anbieter zu binden? Wie lange dauert die Amortisation? Diese Fragen mit statischen Zeichnungen, CAD-Layouts oder Tabellenkalkulationen zu beantworten ist möglich, aber diese Werkzeuge zeigen nicht, wie sich ein Robotersystem in der Praxis tatsächlich verhalten wird.

Warum Digital Twins jetzt wichtig sind

Die makroökonomischen Bedingungen machen Kapitalentscheidungen schwieriger. Globale wirtschaftliche Unsicherheit und steigende Energiekosten belasten die Hersteller. Die Stimmung und die Anlegerzuversicht sind in mehreren Schlüsselmärkten gesunken, und viele Unternehmen unterziehen neue Investitionsausgaben einer größeren Prüfung. In diesem Umfeld ist die Versuchung groß, Automatisierungsprojekte aufzuschieben, bis die Bedingungen vorhersehbarer erscheinen. Aber Unsicherheit muss nicht bedeuten, stillzustehen.

Digital-Twin-Software bietet eine Möglichkeit, die frühe Erkundung zu entlasten. Anstatt Kapital im Voraus zu binden, können Hersteller ein virtuelles Modell einer vorgeschlagenen Roboterzelle erstellen und es unter realistischen Bedingungen testen. Der digitale Zwilling fungiert als dynamische Simulation, die statische Darstellungen verbessert. Er ermöglicht es Unternehmen, Roboter und Layouts zu vergleichen, Peripheriegeräte zu testen, Roboterbasispositionen zu verfeinern, Schutzlayout zu erkunden, Teilefluss zu modellieren und den Zugang für Bediener zu berücksichtigen, bevor physische Ausrüstung gekauft wird.

Dieser Ansatz ist besonders wertvoll für Erstkäufer von Automatisierung. Er ergänzt auch die Arbeit von Systemintegratoren. Ein digitaler Zwilling ersetzt zwar nicht unbedingt einen Systemintegrator, aber er kann Herstellern helfen, Roboter zu bewerten und Anwendungen effektiver zu planen, bevor ein Integrator hinzugezogen wird oder bevor die interne Implementierung beginnt.

Was ein digitaler Zwilling zeigen kann

Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Modell einer vollständigen Roboterzelle. Er kann den Roboter, End-of-Arm-Tooling, Vorrichtungen, Förderbänder, Sensoren, Bediener und umgebende Ausrüstung umfassen. Anstatt sich auf Annahmen und Skizzen zu verlassen, demonstriert der digitale Zwilling, wie das System tatsächlich funktionieren wird. Diese Erkenntnis kann in mehrere Schlüsselbereiche unterteilt werden.

Reichweite, Trajektorien und Zykluszeiten

Eine der ersten Dinge, die ein digitaler Zwilling verifizieren kann, ist, ob der Roboter alle erforderlichen Positionen erreicht. Dies mag einfach erscheinen, aber Reichweitenprobleme treten oft erst nach der Installation auf. Digital-Twin-Software ermöglicht es Benutzern, Trajektorien und Werkzeugpfade im Voraus zu testen und Basispositionen und Ausrichtung zu verfeinern, um sicherzustellen, dass der Roboter jeden Punkt im Arbeitsbereich erreichen kann.

Die Schätzung der Zykluszeit ist ein weiterer großer Vorteil. Durch die Simulation der tatsächlichen Bewegung des Roboters, einschließlich Beschleunigung, Verzögerung und Hilfsaktionen, können Hersteller abschätzen, wie lange jeder Produktionszyklus dauern wird. Diese Informationen fließen direkt in Durchsatzberechnungen ein und helfen zu validieren, ob die Automatisierungsinvestition die Produktionsziele erreicht.

Kollisionsrisiken und Wartungszugang

Digitale Zwillinge können Kollisionsrisiken identifizieren, bevor sie zu realen Problemen werden. Durch die Modellierung der gesamten Zelle, einschließlich Vorrichtungen, Förderbänder und Bediener, kann die Software potenzielle Interferenzen zwischen dem Roboter und der umgebenden Ausrüstung aufzeigen. Dies ermöglicht es Ingenieuren, Layouts neu zu gestalten und die Geometrie der Arbeitszelle während der Planungsphase anzupassen.

Der Zugang für Bediener und Wartungsfreiräume sind ebenso wichtig. Eine Zelle, die theoretisch gut funktioniert, aber nicht sicher gewartet werden kann, führt zu Ausfallzeiten und Frustration. Digital-Twin-Software hilft zu bewerten, wie einfach Bediener Teile laden, fertige Komponenten entladen und kritische Komponenten für die routinemäßige Wartung erreichen können.

Anwendungsvorlagen für Startpunkte

Einige Digital-Twin-Plattformen enthalten Anwendungsvorlagen, die Unternehmen einen Vorsprung verschaffen sollen. Diese sind besonders nützlich, wenn ein Hersteller die Aufgabe kennt, die er automatisieren möchte – wie Palettieren, Schweißen oder Maschinenbeschickung –, aber unsicher ist, welcher Roboter, Greifer oder welches Layout am besten funktioniert. Vorlagen bieten einen bewährten Ausgangspunkt, der mit den eigenen Teileabmessungen, Produktionsraten und Platzbeschränkungen des Herstellers angepasst werden kann.

Digital-Twin-Plattformen wie RoboDK

RoboDK ist ein Beispiel für Digital-Twin- und Offline-Programmiersoftware, die diese frühe Erkundung unterstützt. Die Plattform ermöglicht es Benutzern, Roboter von mehr als 1.400 Marken zu testen, was es möglich macht, verschiedene Hersteller und Modelle zu vergleichen, ohne Hardware zu kaufen. Diese Auswahlbreite ist wichtig, da Hersteller nicht in die Lage geraten möchten, an einen einzigen Anbieter oder einen suboptimalen Roboter gebunden zu sein, nachdem Kapital bereits gebunden wurde.

Durch die Simulation einer breiten Palette von Robotern in einer Umgebung können Hersteller die beste Lösung für ihre Anwendung identifizieren. Sie können Reichweite, Nutzlast, Geschwindigkeit und Kompatibilität mit verschiedenen Endeffektoren bewerten. Das Ergebnis ist ein fundierterer Auswahlprozess, der das Risiko kostspieliger Fehler reduziert.

Praktische Schritte für den Einstieg

• Beginnen Sie mit einer klaren Definition der Aufgabe, einschließlich Teileabmessungen, Zykluszeiterwartungen und erforderlichem Durchsatz.
• Testen Sie mit Digital-Twin-Software mehrere Robotermarken und -größen, bevor Sie eine Shortlist erstellen.
• Modellieren Sie das gesamte Zellenlayout, einschließlich Förderbänder, Vorrichtungen, Schutz und Bedienerzugang, um potenzielle Probleme frühzeitig aufzudecken.
• Schätzen Sie Zykluszeiten und vergleichen Sie sie mit Produktionszielen, um den Business Case zu validieren.
• Verfeinern Sie Roboterbasispositionen und Trajektorien iterativ, um Stellfläche zu minimieren und Effizienz zu maximieren.
• Beziehen Sie Bediener und Wartungspersonal in die virtuelle Designüberprüfung ein, um ergonomische und wartungsbezogene Bedenken zu erfassen.
• Sobald der digitale Zwilling verfeinert ist, teilen Sie die Simulation mit einem Systemintegrator oder verwenden Sie sie als Grundlage für die interne Implementierung.

Unsicherheit in informiertes Handeln verwandeln

Das aktuelle wirtschaftliche Klima mag Kapitalausgaben riskanter erscheinen lassen, aber Untätigkeit aufgrund von Unsicherheit kann ein noch größeres Wettbewerbsrisiko darstellen. Automatisierung bleibt eine leistungsstarke Antwort auf Arbeitskräfteherausforderungen, Qualitätsanforderungen und Kostendruck. Digital-Twin-Software gibt Herstellern eine kostengünstige Möglichkeit, Optionen zu erkunden, Alternativen zu vergleichen und Pläne zu validieren, bevor verbindliche finanzielle Verpflichtungen eingegangen werden.

Für Unternehmen, die neu in der Automatisierung sind, ist die Möglichkeit, ein Konzept virtuell zu testen und zu verfeinern, ein Game-Changer. Es verwandelt eine entmutigende Entscheidung in eine strukturierte technische Übung. Die aus einem digitalen Zwilling gewonnenen Erkenntnisse können die Integrationszeit verkürzen, Änderungsaufträge reduzieren und die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass die endgültige Installation die Leistungserwartungen erfüllt.

Letztendlich sind digitale Zwillinge nicht nur ein Designwerkzeug. Sie sind ein strategischer Befähiger, der es Herstellern ermöglicht, mit Zuversicht voranzukommen. Durch die Erkundung der Automatisierung in einer virtuellen Umgebung können Organisationen Kapital nur dann binden, wenn sie ein klares Bild davon haben, was funktionieren wird, wie viel es kosten wird und welche Rendite es erwirtschaften wird.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von The Robot Report. Lesen Sie den Originalartikel.