Die heterogene Technologielandschaft mit proprietären Steuerungssystemen und herstellerspezifischen Programmiersprachen führt in der Robotikpraxis zu Insellösungen, Vendor-Lock-in und einem großen Integrationsaufwand. Darüber hinaus ist Expertenwissen für die spezifischen Systeme erforderlich. Gleichzeitig fehlen durchgängige und herstellerübergreifende Engineering-Werkzeuge.
Während in der frühen Planungsphase allgemeine Fragen wie die Roboterauswahl, die Layoutplanung, die Machbarkeit und der Durchsatz im Vordergrund stehen, erfordert die spätere (virtuelle) Inbetriebnahme eine detaillierte Programmierung der Roboter unter Berücksichtigung von Dynamik, Singularitäten, Erreichbarkeit und Kollisionen. Dabei muss zusätzlich die Interaktion mit weiteren Fertigungs- und Handhabungsmitteln betrachtet werden. Zwar bieten herstellerspezifische Softwarewerkzeuge ein gewisses Maß an Durchgängigkeit, jedoch stoßen sie an ihre Grenzen, sobald das eigene Ökosystem verlassen wird. Da durchgängige Werkzeuge fehlen, werden hierfür oft unterschiedliche, inkompatible Werkzeuge eingesetzt.
Durch die Integration von Steuerungs- und Simulationstechnik will ISG mit der Funktionalität ‚MiLS‘ (Model-in-the-Loop-Steuerung) in der Robotik ein durchgängiges Engineering ermöglichen. Konkret wird das Ziel durch die Kombination des CNC- und Robotik-Kerns ISG-Kernel sowie der Software ISG-Virtuos für Simulation und virtuelle Inbetriebnahme verfolgt. Durch die enge Kopplung von Steuerung und Simulation entsteht ein konsistenter, durchgängiger Engineering-Workflow, der die Lücke zwischen virtueller Planung, Inbetriebnahme und dem späteren Realbetrieb schließt.
Proprietäre Systeme
In der heutigen Praxis sind Simulation und reale Steuerung oft strikt voneinander getrennt. Viele herstellerunabhängige Werkzeuge arbeiten mit vereinfachten Modellen für Kinematik, Bahn- und Dynamikplanung. Diese erlauben zwar grundlegende Aussagen zur Machbarkeit, erreichen in der Detailtiefe jedoch nicht das Niveau der realen Ausführung. Die Folge ist, dass Programmierungen nicht wiederverwendet werden können und eine Übertragbarkeit zwischen Simulation und Roboter kaum möglich ist.
Ein weiteres Problem ist die Vielfalt proprietärer Programmiersprachen. Dadurch sind Entwickler gezwungen, für jede Zielplattform spezifisches Wissen aufzubauen. Zudem liefern herstelleragnostische Werkzeuge in frühen Entwicklungsphasen häufig nur eingeschränkt belastbare Aussagen zu Fragen der Erreichbarkeit oder den zu erwartenden Taktzeiten.
All dies zeigt, dass eine durchgängige Lösung notwendig ist, die die Komplexität reduziert, Wiederverwendbarkeit schafft und die Genauigkeit in der Simulation erhöht.
Simulation wird Realität
Der Ansatz von ISG integriert den ISG-kernel als Softcontroller direkt in ISG-Virtuos. Durch die enge Kopplung von Simulation und Betrieb entsteht die Funktionalität ‚MiLS‘ (Model-in-the-Loop-Steuerung) für das durchgängige Engineering in der Robotik. Die Integration eines industriellen Steuerungskerns sorgt für belastbare Taktzeit- und Erreichbarkeitsanalysen, selbst wenn in der realen Anlage eine proprietäre Steuerung eines anderen Herstellers zum Einsatz kommt. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
Automatisierung neu gedacht
Die Plattform ermöglicht ein herstellerunabhängiges Engineering, bei dem Bewegungen in der 3D-Umgebung virtuell geteacht und die erstellten Programme anschließend in die jeweilige Robotersprache exportiert werden. Anwender profitieren von den speziellen Robotik-Funktionen von ISG-Kernel, wie der Singularitätsvermeidung, dem Conveyor Tracking und einem integrierten Dynamikmodell zur Optimierung der Bewegungsabläufe. Das macht die Robotik nicht nur leistungsfähiger und robuster, sondern auch deutlich einfacher und schneller zugänglich für Anwender.
ISG-Virtuos ergänzt dies um leistungsfähige Funktionen zur Simulation komplexer Anlagen und Prozesse. Hierzu zählen die realistische Simulation von Prozessen wie Materialfluss und Materialabtrag, eine detaillierte Kollisionserkennung, flexible Verhaltensmodellierung und intuitive CAD-Werkzeuge. Der Engineering-Prozess wird durch den Zugriff auf zertifizierte Plug&Play-Simulationsmodelle aus dem Twinstore zusätzlich beschleunigt. Diese beinhalten die Original-Firmware der Komponentenhersteller und ermöglichen so den schnellen Aufbau virtueller Anlagen mit höchster Realitätstreue.
Virtuelle Inbetriebnahme, die wirklich funktioniert
Die Integration der realen Steuerung in die Simulation erreicht eine bisher in herstelleragnostischen Werkzeugen nicht erreichte Realitätsnähe. Während bei herkömmlichen Simulationen Abweichungen zwischen virtuellem und realem Verhalten Nacharbeiten erforderlich machen, liefert MiLS exakte Ergebnisse und berücksichtigt dynamische Eigenschaften bereits in der frühen Phase.
