Engineering in der Fabrik der Zukunft

Der Erfolg produzierender Unternehmen hängt ganz entscheidend davon ab, wie schnell und effizient sie mit neuen Produkten auf die veränderlichen Anforderungen und Trends im Markt reagieren. So gilt es nicht nur, die Zeit von der Anlagenplanung zur Inbetriebnahme zu minimieren, sondern auch die Planungssicherheit zu gewährleisten und unter dem bestehenden Kosten- und Wettbewerbsdruck die Produktivität über den gesamten Production Life Cycle hinweg zu steigern. Ultimatives Ziel ist die Digitale Fabrik, in der die Welten des Produktdesigns, des Anlagenbaus und der Automatisierung mit ihren unterschiedlichen Engineeringmodellen möglichst standardisiert, aber dennoch flexibel ineinander greifen, um Marktchancen besser zu nutzen und die Zeit bis zur Markteinführung (Time-to-Market) der Produkte zu minimieren. Bestehende Grenzen und Schnittstellenprobleme müssen dabei überwunden werden, was sich nicht allein in relationaler Datenhaltung und verbessertem Informationsfluss erschöpft. Vom grundlegenden Ansatz… Bei den Automobilherstellern ist die Digitale Fabrik schon Realität. Beim digitalen Produkt-Design ist schnell erkennbar, wie ein umfassendes Geflecht von digitalen, virtuellen und Simulationsmethoden in der Fertigungsindustrie künftig dazu beitragen wird, sämtliche Prozesse und Betriebsmittel in ganzheitlichen Modellen zu planen, umzusetzen, zu steuern und zu optimieren. Die Grundidee der digitalen Fabrik besteht darin, schon in der Planungsphase ein sehr detailliertes Abbild der realen Fabrik mit ihren Betriebsmitteln und dem Produktionsprozess entstehen zu lassen. Eng verzahnt mit der computergestützten Produktentwicklung werden die Anlagen komplett virtuell am Bildschirm entwickelt, simuliert und adaptiert, noch bevor der erste Schritt zur Verwirklichung erfolgt. Anlage und Produkt werden erst freigegeben, wenn letzteres den gesamten Fertigungsprozess virtuell erfolgreich durchlaufen hat und sämtliche Optimierungsmöglichkeiten ausgeschöpft sind. Gleiches gilt bei Änderungen am Produkt oder der Einführung neuer, weiterentwickelter Fertigungstechniken. Dabei ist der nahtlose Übergang zur realen Fabrik nur möglich, wenn der Vorgang der Produktentwicklung ganzheitlich digital auf den Prozess der Produktionsplanung abgebildet wird. Das Engineering der Zukunft wird in der Digitalen Fabrik erfolgen. Das dafür erforderliche Digital Engineering stellt die Automatisierungstechnik vor eine Herausforderung. Denn um das Potenzial der Produktivitätssteigerung, Zeit- und Kosteneinsparung der Digitalen Fabrik wirklich zu nutzen, müssen die Engineeringabläufe umfassend harmonisiert werden. Klassische Arbeitsteilung, heterogene Softwaretools und Insellösungen führen bei mittleren bis großen Automatisierungsprojekten heute nach wie vor häufig zu fehlerträchtigen oder unvollständigen Engineeringergebnissen. Mangelhafte oder unpräzise Kommunikation bzw. Integration der Systeme lassen manche Probleme oft erst im Verlauf der Umsetzung oder Inbetriebnahme erkennen – mit entsprechend kostenintensiven Mehraufwendungen bis hin zum Überschreiten des Projektbudgets, teuren Ausfallzeiten und verspäteter Produkteinführung. Siemens Automation and Drives hat sich als weltweit führender Anbieter industrieller Automatisierungs- und Antriebstechnik dieser Herausforderung gestellt und propagiert schon seit Jahren eine Totally Integrated Automation (TIA) auf der Basis durchgängiger Produkte und Systeme. TIA steht sowohl für vertikale Integration von der Unternehmensleit- bis zur Feldebene als auch für horizontale Integration vom Wareneingang über die Fertigung bis zum Warenausgang, also für den gesamten Production Workflow bei durchgängiger Projektierung und Kommunikation über alle Ebenen hinweg. …zum vernetzten Engineering Die Siemens Lösung Simatic Automation Designer schließt die Lücke zwischen Produkt-Design und Produktionsplanung und verleiht der Vision eines ganzheitlichen Digital Engineering Gestalt. Als Projektierungswerkzeug bildet Simatic Automation Designer ein vernetztes Engineering, um den Workflow durchgängig zu optimieren und das Production Life Cycle Management über sämtliche Prozesse hinweg zu unterstützen – von der Planungsphase über mechanische und elektrische Konstruktion, Programmierung und Inbetriebnahme bis hin zur laufenden Produktion. Gleichzeitig wird die Anlage so modular und standardisiert wie möglich aufgebaut, um die Produktivität weiter zu maximieren. Das Projektierungswerkzeug passt sich den Kundenprozessen flexibel an. Alle Daten werden unabhängig von der im Produkt-Design eingesetzten Tool-Landschaft in die digitale Engineeringumgebung eingelesen und zusammengeführt. Bestehende Softwaretools lassen sich dank der Offenheit von Simatic Automation Designer problemlos integrieren und unter einer layoutorientierten Bedienoberfläche weiternutzen. Daten aus unterschiedlichen Systemen, die für die Automatisierung relevant sind, fließen in wiederverwend- und parametrierbare Engineering- bzw. Betriebsmittelvorlagen ein, die jeweils nur ein einziges Mal erstellt und dann in Bibliotheken von Automation Designer bereitgehalten werden. Darüber hinaus bleibt die so vereinheitlichte Datenbasis anwender- und branchenspezifisch erweiterungsfähig. Das erlaubt eine transparente Sicht auf die Anlagenstruktur und eine intuitive Bedienerführung, die auch das Navigieren in angebundene Softwaretools erleichtert. Zugleich wird sichergestellt, dass die Automatisierungslösung dem vorgegebenen Standard des Kunden entspricht, Fehler in der Projektierungsphase werden bereits vor der eigentlichen Inbetriebsetzung erkannt und somit von vornherein vermieden. Mit Simatic Automation Designer lässt sich die layoutbasierte Anlagenplanung mit automatisierungsrelevanten Informationen (Betriebsartengruppen, Not-Aus-Kreise, usw.) einfach verbinden. Im Rahmen der Qualifizierung erfolgt ein Mapping der grafischen Darstellung im CAD-Layout mit den Betriebsmittelvorlagen. Die einheitliche Sicht wird so um das Expertenwissen aus der Automatisierung erweitert. Nach erfolgreicher virtueller Inbetriebnahme werden die für die Automatisierungslösung automatisch generierten Daten direkt für die reale Anlage genutzt. Hierzu zählen die SPS-Programmierung, die Visualisierung und das Erstellen der Anlagendokumentation. Die Wiederverwendbarkeit und durchgängige Datenkonsistenz unter Automation Designer minimiert das Fehlerpotenzial in der Projektierung und Umsetzung. Zusammen mit der flexiblen Anpassungsfähigkeit des Projektierungswerkzeugs erschließen sich dem Anwender somit signifikante prozessorientierte Einsparungen an Engineeringzeit und Kosten über den gesamten Production Life Cycle hinweg – bei erhöhter Planungssicherheit, beschleunigter Markteinführung und einem oft wettbewerbsentscheidenden Mehr an Produktqualität. Neue Maßstäbe Mit Simatic Automation Designer ist der erste Schritt in eine veränderte digitale Engineeringwelt getan. Vieles ist noch Vision doch der erste Schritt ist gemacht und hat sich in ersten Projekten der Automobilindustrie bereits bewährt. Simatic Automation Designer wird das ganzheitliche Production Life Cycle Management prozessübergreifend in allen Phasen des Engineerings der Digitalen Fabrik unterstützen – von der Übernahme der Daten aus der Planungswelt über das Projektieren der Automatisierungslösung bis hin zur Nutzung bei Modernisierung und Änderungen der Anlage. Die nahtlose Überführung der Digitalen Fabrik in die reale Fertigung und der Einsatz eines ganzheitlichen Engineeringsystems für alle am Prozess beteiligten Softwaretools setzen neue Maßstäbe in der Automatisierungstechnik. Kasten: Das Energeering der Zukunft – Hohe Planungssicherheit – Effektives Engineering durch Wiederverwendung standardisierter Vorlagen – Optimierung der Prozesse bereits in der virtuellen Anlage – Angepasst an kundenspezifische Prozesse – Reduzierung der Engineeringzeiten über den gesamten Production Life Cycle