Drei Dimensionen der Realität

Wenn es um Automation geht, bedeutet Realität letztlich die Umgebung, in der unsere Automationsanlagen installiert und in Betrieb genommen werden. Dort müssen sie Leistung erbringen – und dort müssen sie für unsere Kunden wirtschaftlichen Nutzen schaffen.

Doch schon lange bevor eine Anlage dort ankommt, existiert sie in einer virtuellen Realität – oft mehrere Monate, bevor sie tatsächlich realisiert und physisch aufgebaut wird. Alle unsere Systeme werden vollständig in 3D-CAD konstruiert, sodass wir ein vollständiges Modell davon erhalten, wie die Anlage später aussehen wird. In diesem virtuellen Raum können wir Reichweiten, Zugänglichkeit und sämtliche mechanischen Bewegungen testen.

Zusätzlich integrieren wir das Modell stets in RobotStudio, die ausgezeichnete Simulationsumgebung von ABB. Dort können wir Roboterbewegungen vollständig testen, Taktzeiten messen und die Roboterzelle realitätsnah in Bewegung erleben. Die Möglichkeiten dieses Werkzeugs entwickeln sich kontinuierlich weiter. Heute können wir physikalische Eigenschaften wie Gravitation und Reibung einbinden – was es uns ermöglicht, Produkte auch virtuell fallen oder kippen zu lassen. Erkenntnisse, die früher ausschließlich in der realen Welt gewonnen werden konnten.

Nach dieser Phase werden alle unsere Automationssysteme physisch in unseren eigenen Räumlichkeiten aufgebaut – für Tests, Probeläufe und die weitere Programmierung – bevor sie an den Kunden ausgeliefert werden. Diese Vorgehensweise, die Leistung und Funktion der Anlage vor der Auslieferung zu testen, hat sich als entscheidend für den Erfolg unserer Projekte erwiesen. Deshalb legen wir großen Wert auf Feinabstimmung und darauf, die Tests unter Bedingungen und Anforderungen durchzuführen, die der späteren Realität so nahe wie möglich kommen.

Die Inbetriebnahmephase endet mit einem formellen FAT (Factory Acceptance Test) gemeinsam mit dem Kunden. Dabei werden sämtliche Aspekte geprüft und freigegeben – von der Funktion über die Ausführung bis hin zu Dokumentation und Kabelkennzeichnung. Erst wenn die Anlage diesen Test bestanden hat, ist sie bereit, der Realität des Kunden zu begegnen.

Ein möglicher Problembereich, der bei der Installation beim Kunden dennoch auftreten kann, ist die Integration der Anlage in eine bestehende Produktionsumgebung. Vor Ort können sich bauliche Gegebenheiten wie Stützen, Lüftungsleitungen, Krananlagen oder andere Maschinen in dem Bereich befinden, in dem unsere Anlage installiert werden soll. Vorab exakt vorherzusehen, wie sich unser System – wie ein großes dreidimensionales Puzzlestück – in diese Umgebung einfügt, ist nicht immer einfach. Sicherzustellen, dass ausreichend Platz vorhanden ist, keine Kollisionen entstehen und Türen, Bedienelemente sowie Arbeitsbereiche für das Bedienpersonal ergonomisch sinnvoll positioniert sind, lässt sich im Vorfeld nur schwer vollständig abschätzen.

3D-Scanning erzeugt eine Punktwolke der Realität

Genau hier kommt das 3D-Scanning der Räumlichkeiten des Kunden ins Spiel – und kann eine große Hilfe sein. Durch das 3D-Scannen einer Anlage entsteht eine vollständige und detaillierte 3D-Punktwolke, die alle Bereiche der realen Produktionsumgebung des Kunden abbildet. Die Genauigkeit ist beeindruckend: Die Präzision der gesamten Punktwolke liegt im Bereich von nur wenigen Millimetern.

Heute stehen sehr benutzerfreundliche Werkzeuge zur Verfügung, mit denen sich die komplette Punktwolke auf speziell dafür vorgesehenen Webservern ablegen lässt. Der Zugriff kann gezielt an die Personen vergeben werden, die während der Konstruktionsphase mehrfach einen virtuellen Rundgang durch die reale Umgebung benötigen. Unsere Erfahrung zeigt, dass dies in der Konstruktionsphase eine enorme Unterstützung darstellt. Man kann gezielt in die Punktwolke eintauchen, Details betrachten, Abstände und Höhen messen und den Entwurf Schritt für Schritt mit der entstehenden Anlage abgleichen.

Sobald die von uns zu liefernde Anlage in unserer CAD-Umgebung vollständig modelliert ist, können wir das gesamte Modell in die 3D-Punktwolke integrieren. So lässt sich bereits lange vor der Bestellung von Komponenten und dem physischen Aufbau der Anlage prüfen, wie sie sich in die bestehende Umgebung einfügt. In dieser Phase lassen sich Anpassungen und Änderungen noch einfach und kosteneffizient umsetzen – Änderungen, die zu einem späteren Zeitpunkt im Projekt oft aufwendig, teuer oder sogar unmöglich wären.

Wir haben außerdem festgestellt, dass sich die Zusammenarbeit mit unseren Kunden deutlich verbessert. Für viele wird es wesentlich einfacher, sich vorzustellen, wie die Anlage aussehen und funktionieren wird, wenn sie bereits virtuell in der Umgebung zu sehen ist, in der sie später installiert wird.

Digitaler Zwilling für Entwicklung und Installation von Produktionssystemen – DIP

Die 3Button Group hat gemeinsam mit einer Reihe weiterer Akteure aus Industrie, Wissenschaft und RISE an einem Forschungsprojekt mitgewirkt, dessen Ziel es war, kleine und mittelständische Unternehmen beim Einstieg in den Einsatz neuer Technologien wie 3D-Scanning und Punktwolken zu unterstützen. Das Projekt lief über einen Zeitraum von drei Jahren und verfügte über ein Gesamtbudget von rund 10 Millionen SEK, wovon etwa die Hälfte durch Vinnova finanziert wurde.

Durch dieses Projekt haben wir wertvolle Erkenntnisse gewonnen und betrachten 3D-Scanning sowie den Einsatz von 3D-Punktwolken heute als einen natürlichen Bestandteil unserer Arbeitsweise. Nicht jedes Projekt erfordert eine Erfassung der Produktionsumgebung, doch für bestimmte Anwendungen hat sich diese Methode als äußerst wertvoll erwiesen. Insbesondere bei größeren Produktionsanlagen, in die unsere Systeme integriert werden sollen und Teil eines bestehenden Produktionssystems sind, ist dieses Werkzeug eine große Unterstützung. Auch die Resonanz unserer Kunden ist sehr positiv – viele nutzen die Punktwolke zudem in weiteren Prozessen und Zusammenhängen innerhalb ihres Unternehmens.

Sind Sie an dieser Technologie interessiert und möchten vielleicht Ihre eigene Fabrik scannen? Dann sprechen Sie uns gerne an. Wir teilen unsere Erfahrungen, geben Ihnen Empfehlungen und unterstützen Sie auf Wunsch auch bei der Durchführung des Scannings. Wir freuen uns auf Ihre Fragen.