{"id":3385,"date":"2022-01-27T12:04:13","date_gmt":"2022-01-27T11:04:13","guid":{"rendered":"https:\/\/www.weckerle.com\/machines\/?p=3385"},"modified":"2022-02-16T12:54:30","modified_gmt":"2022-02-16T11:54:30","slug":"a-starring-role-for-the-digital-twin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.weckerle.com\/machines\/a-starring-role-for-the-digital-twin\/?lang=de","title":{"rendered":""},"content":{"rendered":"\n
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Ganz gro\u00dfer Auftritt f\u00fcr den digitalen <\/h2>\n\n\n\n

Zwilling<\/h2>\n\n\n\n

Applaus w\u00e4hrend eines Design Reviews \u2013 ein Erlebnis, dass man nicht alle Tage hat: \u201eGenau das ist uns mit dem digitalen Zwilling von Siemens passiert\u201c, best\u00e4tigt Maximilian Herrmann, Director Design bei Weckerle GmbH: \u201eDa waren wir tats\u00e4chlich ein bisschen sprachlos \u2013 und stolz.\u201c<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Das ungew\u00f6hnliche Feedback hat sich, so Maximilian Herrmann, ganz spontan in einem Design Review ergeben: \u201eWir haben in diesem Meeting zum ersten Mal eine Anlagenl\u00f6sung mit dem digitalen Zwilling von Siemens pr\u00e4sentiert. Zun\u00e4chst hatten wir den digitalen Zwilling als Design Review Tool gedacht, aber wir haben schnell gesehen, dass wir damit viel mehr abbilden k\u00f6nnen. Unter anderem k\u00f6nnen wir die Softwareentwicklung zu einem deutlich fr\u00fcheren Zeitpunkt in der Projektphase starten. Damit schaffen wir eine komplett andere Qualit\u00e4t im Entwicklungsprozess und konnten beim Design Review bereits das komplette SPS Programm und ein fertiges HMI vorstellen \u2013 vorher nicht denkbar, da Elektrokonstruktion und Softwareentwicklung erst mit dem fertigen mechanischen Design starteten. Das hat unsere Projektpartner beim Kunden wirklich begeistert, da sie das in dieser Reife und diesem Detailgrad so noch nicht gesehen hatten.\u201c<\/p>\n\n\n\n

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Weckerle GmbH: Kompetenz f\u00fcr Kosmetik<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Weckerle GmbH wurde 1965 im oberbayrischen Weilheim von Peter Weckerle gegr\u00fcndet und entwickelte sich rasch von einer kleinen Werkstatt f\u00fcr Feinmechanik zu einem weltweit t\u00e4tigen und f\u00fchrenden Unternehmen nicht nur im Bereich der Herstellung von Stift- und Tubenf\u00fcllmaschinen, sondern auch als Lohnhersteller mit umfassendem Full Service Angebot f\u00fcr die Farbkosmetik. Als weltweit erfolgreich agierendes und wachsendes Familienunternehmen in der Farbkosmetikbranche ist Weckerle in zwei Unternehmensbereiche unterteilt: Weckerle Cosmetics und Weckerle Machines. Weckerle Machines ist einer der Weltmarktf\u00fchrer f\u00fcr die Produktion innovativer Abf\u00fcllanlagen f\u00fcr die Kosmetikbranche.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Schneller zur fertigen Maschine<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Das Maschinenmodell wird in der Simulation einfach \u00fcber das virtuelle HMI bedient \u2013 ganz analog zur physischen Maschine.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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F\u00fcr Weckerle ist der digitale Zwilling auch deswegen so hilfreich, weil sich das Marktumfeld in den letzten Jahren deutlich gewandelt hat, erkl\u00e4rt Herrmann: \u201eF\u00fcr uns ist das Thema Time-to-Market ganz zentral \u2013 Aufgabenstellungen, die wir fr\u00fcher in zw\u00f6lf oder mehr Wochen bearbeitet haben, m\u00fcssen heute innerhalb von zwei Wochen fertig sein. Deswegen m\u00fcssen wir in unseren Prozessen so arbeiten, dass schon der erste Entwurf einen hohen Reifegrad hat. F\u00fcr diesen First-time-Right-Ansatz ist die Simulation am digitalen Zwilling unverzichtbar, da wir so Entw\u00fcrfe fr\u00fchzeitig und interdisziplin\u00e4r verifizieren k\u00f6nnen.\u201c Noch dazu arbeitet Weckerle oft auf Basis von Prozessideen, die w\u00e4hrend des Projektes ge\u00e4ndert werden, so Herrmann weiter: \u201eTypischerweise entwickeln wir eine Anlage, ohne dass unsere Kunden uns genau sagen k\u00f6nnen, welches Produkt genau am Ende produziert werden soll \u2013 deswegen m\u00fcssen wir in der Lage sein, diese Ungewissheit oder Unsch\u00e4rfe im Prozess zu ber\u00fccksichtigen.\u201c<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Eine neue Maschine f\u00fcr FFP2-Masken \u2013 mit neuen Rahmenbedingungen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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One example of this dynamic development process is a new machine for the production of FFP2 masks that Weckerle has recently developed. In this case, the customer decided to attach headbands to the masks instead of ear loops \u2013 “which is why we had to completely rethink the bonding process for attaching the bands,” sEin Beispiel f\u00fcr diesen dynamischen Entwicklungsprozess ist eine neue Maschine f\u00fcr die Produktion von FFP2-Masken, die Weckerle vor kurzem entwickelt hat. Hier entschied sich der Kunde, anstatt Ohrschlaufen Kopfb\u00e4nder an den Masken anzubringen \u2013 \u201eweswegen wir den Schwei\u00dfprozess f\u00fcr das Anbringen der B\u00e4nder komplett neu durchdenken mussten\u201c, so Herrmann. Diese Design\u00e4nderung simulierte Weckerle komplett am digitalen Zwilling und optimierte so nicht nur den Prozess und den Bauraum, sondern auch die eingesetzte Steuerungsl\u00f6sung, erkl\u00e4rt Martin Brunner, Softwareentwickler bei Weckerle: \u201eDurch die Simulation mit PLCSIM Advanced<\/a> haben wir den Einfluss der Zykluszeit auf die Performance des Gesamtprozesses analysiert und anhand dieser \u00dcberlegungen dann die SIMATIC S7-1516T<\/a> als CPU gew\u00e4hlt. Dank dieser Optimierungen haben wir am Ende dann trotz des komplexeren Schwei\u00dfprozesses f\u00fcr die Kopfb\u00e4nder die geforderte Leistung von 60 Masken pro Minute \u00fcbertroffen und k\u00f6nnen bis zu 65 Masken pro Minute produzieren.\u201c Was Martin Brunner dabei besonders beeindruckt hat, war die Aussagekraft der Simulation am digitalen Zwilling: \u201eBei der Zykluszeit haben wir die Werte aus der Simulation auch genau so an der Maschine gesehen, mit ganz geringen Abweichungen von wenigen Prozent. Das war sehr beeindruckend!\u201c <\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Der Elektrokonstrukteur entwickelt das SPS-Programm komplett am und mit dem digitalen Zwilling und erreicht so eine sehr hohe G\u00fcte in der Programmierung.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Maximilian Herrmann, Director Design, Weckerle GmbH<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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“Die Skepsis war am Anfang auch bei uns gro\u00df, ob der digitale Zwilling tats\u00e4chlich die Erwartungen erf\u00fcllt. Aber wir haben den Schritt gemacht und jetzt zeigt sich, dass die 20 oder 30 % Einsparungen, die immer wieder genannt werden, keine aus der Luft gegriffenen Zahlen sind, sondern Realit\u00e4t!<\/em>“<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Abgestimmtes Paket f\u00fcr Automatisierung, Motion Control und Simulation<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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F\u00fcr seine digitalen Zwillinge nutzt Weckerle NX Mechatronic Concept Designer (MCD)<\/a> als 3D-Werkzeug, SIMIT<\/a> als Testplattform f\u00fcr die Automatisierung und PLCSIM Advanced als virtuelle SPS. \u00dcber die Bus-synchrone Betriebsart wird eine Echtzeit-Simulation sichergestellt, sodass alle Komponenten den gleichen synchronisierten Simulationsfortschritt aufweisen. Weiter k\u00f6nnen die Taktzeiten in der Simulation variiert werden und sind nicht fix vorgegeben. Echtzeitf\u00e4higkeit der Simulation bietet die M\u00f6glichkeit Regler realistisch nachzubilden. F\u00fcr Herrmann ist einer der Vorteile, dass diese Komponenten durch integrierte Schnittstellen perfekt ineinandergreifen und daher sehr einfach zu bedienen sind. Auch das Zusammenspiel der einzelnen Systeme ist, wie auch das einheitliche Engineering im TIA Portal<\/a>, ein wichtiger Aspekt mit denen Weckerle die Time-to-Market seiner Anlagen weiter verk\u00fcrzen kann. Dabei nutzt das Unternehmen im Engineering auch die entsprechenden Softwarebausteine aus den Motion-Bibliotheken von Siemens. \u201eDamit lassen sich auch komplexe Funktionen wie ein Verbund mehrere Achsen einfach im TIA Portal projektieren \u2013 sowohl mit den Technologieobjekten im TIA Portal als auch \u00fcber vorgefertigte Bibliotheksbausteine. Dadurch konnte ich f\u00fcr die FFP2-Maskenmaschine den Getriebe- bzw. Kurvenscheibengleichlauf ohne zus\u00e4tzliche Software konfigurieren \u2013 das hat echt Spa\u00df gemacht.\u201c Neben den SIMATIC S7-1500 Technologie-CPUs setzt Weckerle in seinen Maschinen seit kurzem auch die SINAMICS S210 Antriebe<\/a> mit 1FK und 1FT Servomotoren ein. Diese neue Antriebsl\u00f6sung erg\u00e4nzt nicht nur die Automatisierung perfekt, sondern spart auch noch Aufwand bei der Installation. \u201eWir haben oft mehr als 40 Servomotoren in unseren Anlagen. Die neue Antriebsl\u00f6sung kombiniert Leistungs- und Geberkabel in einer Leitung \u2013 allein das spart uns viel Zeit bei der Installation.\u201c Noch dazu hat Weckerle dank des breiten Siemens-Automatisierungsportfolios auch die M\u00f6glichkeit, sicherheitsgerichtete Signale zuk\u00fcnftig mit Safety Integrated<\/a> auf der SPS zu implementieren. \u201eDas ist vor allem f\u00fcr den Service wichtig, wenn etwa aufgrund von Umbauten an einer Maschine auch Sicherheitskreise ver\u00e4ndert werden. Das k\u00f6nnen wir jetzt einfach in der Software anpassen, ohne gro\u00dfen Verdrahtungsaufwand vor Ort.\u201c <\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Die Automatisierungsl\u00f6sung mit der SIMATIC S7-1516 Technologie – CPU wurde ebenfalls mit dem digitalen Zwilling optimiert <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
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Die kompakten SINAMICS S210 Antriebe inklusive Ein-Kabel-Technik (OCC) sparen viel Platz und Zeit im Schaltschrank<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Vorbereitet auf das Industrial Internet of Things<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Im Fokus eines Projektes mit dem digitalen Zwilling war eine Maschine zur Maskenproduktion, bei der das Verschwei\u00dfen der Kopfb\u00e4nder optimiert wurde.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Bei der Integration in die Systeme des Anlagenbetreibers profitiert Weckerle von der Offenheit und Flexibilit\u00e4t der Siemens-Systeme. \u201eGerade im Bereich der Verpackung ist die Maschinen- und Linienintegration \u00fcber PackML ein wichtiges Thema. Mit dem SiOME Tool von Siemens k\u00f6nnen wir die OPC UA-Server-Schnittstelle in der S7-1500 einfach so konfigurieren, dass der Client des Anwenders genau die Tags sieht, die er f\u00fcr seine Umsetzungen braucht.\u201c So kann Weckerle auch weitere Anlagendaten f\u00fcr MES- oder Cloudl\u00f6sungen beim Anwender freigeben, etwa um die OEE-Berechnung zu erm\u00f6glichen. In einem weiteren Schritt will Weckerle f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Anlagen ein SCADA-System<\/a> auf Basis von SIMATIC WinCC Unified<\/a> implementieren, um die Transparenz f\u00fcr den Anlagenbetreiber zu verbessern. \u201eUnd dann gibt es noch die Anforderung, dass wir die Energie- und Rohstoffbilanz unserer Anlagen dokumentieren sowie verbessern m\u00f6chten. Dazu verfolgen wir konstruktive Ans\u00e4tze \u2013 etwa die Ausf\u00fchrung in Profilbauweise \u2013 aber nutzen auch Messsysteme f\u00fcr das Energiedatenmonitoring, um den Verbrauch auf ein Produkt umlegen zu k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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“Mit den Technologieobjekten und \u00fcber vorgefertigte Bibliotheksbausteine lassen sich auch komplexe Funktionen einfach im TIA Portal projektieren. Dadurch konnte ich den Getriebe- bzw. Kurvenscheibengleichlauf ohne zus\u00e4tzliche Software konfigurieren \u2013 das hat echt Spa\u00df gemacht.<\/em>“<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Martin Brunner, Softwareentwickler, Weckerle GmbH<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Simulation als Kernaspekt neuer Projekte<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Im TIA Portal lassen sich auch komplexe Funktionen wie ein Verbund mehrere Achsen einfach projektieren.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Dem Team um Maximilian Herrmann gehen also weder die Ideen noch die Projekte so schnell aus \u2013 und dank des digitalen Zwillings werden diese Ideen bei Weckerle zuk\u00fcnftig noch schneller und effizienter Realit\u00e4t. \u201eWir sparen bei einer Neuentwicklung durch die Simulation rund 30 Prozent der Entwicklungszeit. Bei einem Projekt mit beispielweise sieben Antrieben und einer Steuerung ist die Virtualisierung innerhalb von 40 Wochenstunden erledigt. Von da an, kann der Elektrokonstrukteur sein SPS-Programm und somit gleichzeitig den digitalen Zwilling programmieren. Damit erreichen wir eine G\u00fcte in der Programmierung, durch die wir das Steuerungsprogramm in die reale Maschine laden k\u00f6nnen und die Anlage funktioniert sofort. Vor kurzem haben wir eine Maschine zur Produktion von Kompaktpuder in Betrieb genommen. Nach nur einem Tag Ramp-up lief die Maschine wie geplant.\u201c Zuk\u00fcnftig wird Weckerle daher alle neuen Entwicklungen an und mit dem digitalen Zwilling durchf\u00fchren und plant, zus\u00e4tzlich zu dem mechanischen und elektrischen Design, auch die Prozessseite mit in die Modelle zu integrieren. \u201eDie Skepsis war am Anfang auch bei uns gro\u00df, ob der digitale Zwilling tats\u00e4chlich die Erwartungen erf\u00fcllt. Aber wir haben den Schritt gemacht und jetzt zeigt sich, dass die 20 oder 30 % Einsparungen, die immer wieder genannt werden, keine aus der Luft gegriffenen Zahlen sind, sondern Realit\u00e4t!\u201c<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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