Virtuelle Inbetriebnahme im Rohbau Werk Wörth
Virtuelle Inbetriebnahme im Rohbau Werk Wörth
Virtuelle Inbetriebnahme im Rohbau Werk Wörth
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<strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
Jens Kiefer, Heinrich Borutta<br />
Da<strong>im</strong>ler AG<br />
Fachkongress Digitale Fabrik@Produktion, 09./10. November 2010, Fulda
Fahrerhaus-<strong>Rohbau</strong><br />
Von der Handarbeit … zur automatisierten Einzelstückfertigung<br />
Merkmale Veränderungen<br />
� Manuell verwaltete Baumustersteuerung<br />
� Handgeführte Zangen<br />
� Manuelles Teilehandling<br />
� Begrenzte Ergonomie<br />
� Relative Qualität (Schweißpkte, Anzahl, Festigkeit)<br />
� Kontrolleur als Hauptberuf<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
� Auftragsbezogene Einzelstückfertigung<br />
� Automatisiertes Teilehandling mit Robotern<br />
� Mechanisierter Transport in produktspez. Ladungsträgern<br />
� Automatisiertes Fügen jedes Baumusters<br />
� Abgesicherte Qualität (Strommessung je Punkt)<br />
� Lifecyclemanagement und Retooling vorhand. Einrichtungen
<strong>Rohbau</strong>-Finish<br />
… wurde passend gemacht Qualität von Anfang an<br />
Im Arbeitsbereich nicht<br />
essen, trinken, rauchen<br />
oder Gummi kauen<br />
� Kettenförderer<br />
� Manuelles Teilehandling<br />
� Begrenzte Ergonomie<br />
� Nacharbeiter als ehrenwerter Beruf<br />
Merkmale Veränderungen<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
� Automatisiert gefügte Teile, überwachte Prozessparameter,<br />
robotergeführte Zangen sichern Qualität von Anfang an<br />
� Kundenspezifische und Baumuster-bezogene Abläufe<br />
� Bolzenschweißen für unterschiedliche Ausstattungen<br />
� Einhaltung Produktionsreihenfolge/ Perlenkette
Scheibeneinbau<br />
Hier kommt der Durchblick Typspezifische Scheiben automatisch eingepasst<br />
Merkmale Veränderungen<br />
� Jeder Handgriff sitzt<br />
� Rein manuelle Tätigkeit per Muskelkraft<br />
� Noch nicht einmal Hebezeuge waren vorhanden<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
� Konstruktion folgt Design, Prozess folgt Konstruktion<br />
� Kleberraupenauftrag mittels Roboter<br />
� Steuerung für Dosierung und Temperierung<br />
� Auftragssteuerung wegen Variantenvielfalt<br />
� Kammerasysteme zur Lagekorrektur<br />
� Qualitätssicherungssysteme
Herausforderungen<br />
Steigende Produktvarianz<br />
mit vielen<br />
Nischenprodukten<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
Kleinere<br />
variantenbezogene<br />
Stückzahlen<br />
Auswirkungen auf den Produktionsplanungs- und -anlaufprozess<br />
Kürzer werdende<br />
Innovations- und<br />
Modellzyklen<br />
� Zunehmende Flexibilitätsanforderungen an Produktionssysteme (Fertigung von<br />
mehreren Produkten/ Produktvarianten auf einer Produktionsanlage)<br />
� Steigende Gesamtkomplexität � Steigendes Fehlerrisiko<br />
� Zunehmender Zeit- und Kostendruck („T<strong>im</strong>e-to-Market“)<br />
� Steigende Anzahl an Produktionsanläufen – insbesondere während des laufenden<br />
Produktionsbetriebs (Integrationsprozesse)
Motivation <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong><br />
Reale Steuerungstechnik<br />
<strong>Virtuelle</strong> Anlage<br />
SPS HMI<br />
Reale Anlage<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
Motivation:<br />
� Verkürzung der <strong>Inbetriebnahme</strong>zeit an der<br />
realen Anlage<br />
� Verbesserung der Softwarequalität zum SOP<br />
(Test und Opt<strong>im</strong>ierung des SPS-Programms <strong>im</strong><br />
Vorfeld der realen <strong>Inbetriebnahme</strong>)<br />
� Schneller und stabiler Produktionsanlauf nach<br />
Anlagenumbau (Integrationsprozesse)<br />
� Verlagerung von Teilen der <strong>Inbetriebnahme</strong>tätigkeiten<br />
in die mechanische Aufbauphase der<br />
realen Anlage (Reduzierung „Stressfaktor“ auf<br />
Baustelle)<br />
� Test realer Komponenten sowie Schulung von<br />
<strong>Werk</strong>ern und Instandhaltern an der virtuellen<br />
Anlage
<strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> – Zielsetzung und Konzept<br />
Zielsetzung<br />
Opt<strong>im</strong>ierung und Absicherung des Zusammenspiels von Produkt, Anlagenmechanik,<br />
-elektrik und originaler Steuerungssoftware vor dem Aufbau der realen Anlage<br />
� „Erfolgreiche <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> ist Voraussetzung für Hardware-Aufbau <strong>im</strong> Zielwerk“<br />
Konzept<br />
CAD- und<br />
Verhaltensmodelle<br />
Mechatronisches<br />
Anlagenmodell<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
Roboterprogramm(e)<br />
Robotersteuerungen<br />
SPS-<br />
Programm<br />
SPS<br />
Kommunikationsschnittstellen<br />
HMI-<br />
Code<br />
HMI
<strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> bei Da<strong>im</strong>ler – Historie<br />
Beginn VIBN-<br />
Aktivitäten bei DT<br />
Da<strong>im</strong>ler Trucks (DT)<br />
MBC/ MB Vans<br />
Drehtischzelle<br />
Evaluierung und<br />
Nutzung von<br />
DELMIA Automation<br />
Beginn VIBN-Aktivitäten<br />
bei MBC/ MB Vans<br />
Erster lauffähiger<br />
Demonstrator mit<br />
DELMIA Automation<br />
VIBN einer<br />
„integra“-Zelle<br />
2005 2006 2007 2008 2009 2010<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
Systementscheidung<br />
pro WinMOD<br />
MAG-Schweißzelle Laserzelle<br />
Systemvergleich<br />
DELMIA Automation<br />
-WinMOD & Invision<br />
Roboterzelle BR204<br />
Erstmalige Produktivnutzung<br />
VIBN <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
Fahrerhauszelle<br />
Entscheidung<br />
Produktivnutzung<br />
(WinMOD)<br />
Entscheidung<br />
Produktivnutzung<br />
VIBN für BR222 ff.<br />
mit WinMOD<br />
und Invision<br />
Fahrerhauszelle<br />
Pilotprojekte<br />
VIBN mit WinMOD<br />
und Invision<br />
Roboterzelle MFA<br />
IRZ Vitoria
Systemarchitektur <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong><br />
Profinet IO<br />
(inkl. Profisafe)<br />
WinMOD:<br />
Verhaltensmodell<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong><br />
Ethernet<br />
Invision:<br />
Geometriemodell<br />
Roboterprogramme
Zusammenfassung<br />
Die <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> stellt ein geeignetes <strong>Werk</strong>zeug zur Opt<strong>im</strong>ierung<br />
und Absicherung des Zusammenspiels von Produkt, Anlagenmechanik, -elektrik<br />
und Software vor dem Aufbau der realen Anlage dar und trägt somit maßgeblich<br />
zur Sicherstellung …<br />
� … kurzer <strong>Inbetriebnahme</strong>zeiten auf der Baustelle<br />
� … schnellerer und stabilerer Produktionsanläufe – insbesondere nach<br />
Produktintegrationen <strong>im</strong> laufenden Produktionsbetrieb<br />
� … verbesserter Softwarequalität<br />
� … höherer Anlagenverfügbarkeiten<br />
bei.<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong>
Ausblick<br />
� Integration der <strong>Virtuelle</strong>n <strong>Inbetriebnahme</strong> als verbindlicher Projektmeilenstein<br />
in den Standard-Planungsprozess bei Da<strong>im</strong>ler<br />
� Die <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> muss in Zukunft zu den Kernkompetenzen der<br />
Anlagenbauer gehören<br />
� Nutzung der <strong>Virtuelle</strong>n <strong>Inbetriebnahme</strong> für andere Anwendungsfelder<br />
(Lackiererei, Montage, Fertigungslinien) ist in Arbeit<br />
Kiefer, Borutta: Da<strong>im</strong>ler AG – <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>im</strong> <strong>Rohbau</strong> <strong>Werk</strong> <strong>Wörth</strong>
Fachkongress Digitale Fabrik@Produktion, 09./10. November 2010, Fulda
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