Haben Sie sich auch schon gewünscht, dass Sie alle Engineering-Daten Ihrer Maschinen oder Anlagen eindeutig und zentral finden und direkt verwenden können? Suchen Sie dafür bislang in verschiedenen Systemen und Speicherorten mit oft redundanten und inkonsistenten Daten?  Haben Sie sich auch gewünscht, dass Sie Ihre Engineering-Ergebnisse direkt überprüfen und optimieren können? Wechseln Sie dazu heute in verschiedene Softwarepakete und müssen dafür aufwändig Daten konvertieren? Diese Fragen hat man sich auch bei Siemens gestellt und Antworten mit dem Production Systems Engineering Angebot gefunden.

Für die verschiedenen Aufgaben in Anlagenplanung und -engineering gibt es zahllose domainspezifische Softwarewerkzeuge, die meist von spezialisierten Softwarefirmen entwickelt wurden. Das liegt an den Spezifika der Domänen wie 3D-Konstuktion, Kinematik-Simulation Schaltplanentwurf oder Automatisierungs-Engineering. So gut die Tools für Ihre Domäne auch sein mögen, die Integration in den Projektablauf lässt doch häufig zu wünschen übrig, da die Daten der Domänen nicht kompatibel sind und es nur Schnittstellen für Teilbereiche gibt, mehrfache Datenhaltung inklusive. So blieb der Wunsch nach „Mechatronik“ mit der Integration von Mechanik, Elektrik und Automatisierungs-Software bislang unerfüllt. Auch eine durchgängige Lösung von Engineering, Simulation und Validierung mit virtueller Inbetriebnahme war nicht verfügbar.

Production Systems Engineering von Siemens
Bild: Production Systems Engineering von Siemens integriert disziplinübergreifendes Engineering, Simulation und Validierung

Da Siemens sich in der einmaligen Lage befindet, durch den Aufbau des Software-Geschäfts neben dem Automatisierungsgeschäft, Domainexperten zu allen relevanten Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus in einem Unternehmen zu haben, war das Ziel von vorneherein, daraus auch besonderen Kundennutzen zu erzeugen. Die Zusammenarbeit von Experten des Product Lifecycle Management, Digital Manufacturing, Mechanikkonstruktion, Elektrotechnik und Automatisierung im Hause Siemens wurde über Jahre intensiv betrieben. Es entstand das integrierte Portfolio des Production Systems Engineering, dessen Basis ein Digitaler Zwilling der Maschinen und Anlagen ist. Diese Integration ermöglicht neue Ebenen der Effizienz und Performance zu erreichen, die bisher kaum vorstellbar waren.

Die zentrale Datenplattform für den Digitalen Zwilling ist Teamcenter. In der ersten Ausbaustufe dient es als Server für die verschiedene Engineering-Anwendungen, für das zentrale Daten- und Änderungsmanagement, die mechatronische Datenintegration und die Nutzerverwaltung. Das ist bereits vorkonfiguriert. Bei steigenden Anforderungen kann Teamcenter natürlich auch um seine weiteren PLM-Funktionen ausgebaut werden.

Für die spezifischen Anwendungsfälle im Anlagen- und Maschinenbau gibt es auch Spezifika in der Toolkette, wie auf der Abbildung dargestellt. Gemeinsam ist allen das integrierte Datenmodell in Teamcenter mit einer zentralen Anlagen- bzw. Maschinenstruktur. Änderungen in einer Domäne werden so den benachbarten Domänen kenntlich gemacht, ein deutlicher Fortschritt gegenüber den gebräuchlichen, per E-Mail verschickten Änderungslisten.

Ein wesentlicher Bestandteil von Production Systems Engineering ist die voll integrierte, mechatronische Umgebung für disziplinübergreifendes Engineering basierend auf dem NX-Applikations-Framework. Hier kann erstmals sowohl mechanisches Design, elektrisches Design und Automatisierungs-Design als auch Simulation und Validierung in einer Umgebung durchgeführt werden, ohne aufwändige Tool-Wechsel mit fehleranfälligen Datenkonvertierungen. Neben der einheitlichen Umgebung mit umfassenden Datenzugriff ist ein weiterer Vorteil die Möglichkeit mechatronische Komponenten für das Engineering zu verwenden. So kann Wiederverwendung effizient gestaltet werden. Einmal im Projekt eingefügt stellt eine solche Komponente allen beteiligten Domänen ihre notwendigen Daten direkt zur Verfügung. Das geht soweit, dass sich in Automation Designer eine solche Komponente durch die sogenannten Template-Technologie automatisch in die Projektstruktur einfügt inkl. aller Anpassungen von Schaltplan und SPS-Code. Die Ergebnisse für das Automatisierungs-Engineering werden über Automation Designer basierend auf den spezifischen Kundenstandards weitestgehend zu TIA Portal von Siemens generiert. Für die Elektroplanung kann das integrierte Modul Electrical Design oder eine Generierschnittstelle zu Eplan genutzt werden.

Die Vorteile schnelleres Engineering, gesteigerte Qualität und höhere Effizienz werden hier also erreicht durch:

  • Volle mechatronische Zusammenarbeit und Datenkonsistenz
  • Paralleles Engineering
  • Wiederverwendung von intelligenten, mechatronischen Komponenten
  • Regel-basiertes Engineering und Generatoren

Disziplinübergreifendes Engineering- Parallele Bearbeitung von Mechanik, Elektrik und Automatisierung in einer Umgebung
Bild: Disziplinübergreifendes Engineering- Parallele Bearbeitung von Mechanik, Elektrik und Automatisierung in einer Umgebung

Neben dem Engineering ist wie angesprochen auch Simulation und Validierung vollintegriert möglich. Durch die Nutzung von Mechatronics Concept Designer (MCD) kann eine Maschine von der frühen Konzeptphase über die Kinematiksimulation bis zur virtuellen Inbetriebnahme in einer Umgebung getestet werden. Für die Spezifika des Anlagenbaus bzw. des Baus von Produktionslinien sind weiterhin für die Prozessplanung Teamcenter Manufacturing, für die Robotersimulation/OLP Process Simulate und für die Ablaufsimulation Plant Simulation integriert. Dies basiert ebenfalls auf der gemeinsamen Anlagenstruktur in Teamcenter.

Neben der beschriebenen Integration sind auch Skalierbarkeit und Offenheit wesentliche Merkmale der Lösung. Es kann bei der Implementierung zum Beispiel nur mit Engineering Aspekten oder der virtuellen Inbetriebnahme gestartet werden. Auch die Offenheit ist entscheidend. Mechanik-CAD-Daten lassen sich über die MultiCAD-Einbindung von vielen Systemen nutzen. Für die Elektrotechnik ist eine Anbindung an Eplan Electric P8 verfügbar. Außerdem ist eine Anbindung an weitere SPS-Systeme möglich, z.B. über die AutomationML-Schnittstelle.

Mit Production Systems Engineering von Siemens und dem enthaltenen disziplinübergreifenden Ansatz zeigt sich eindrucksvoll, was mit der konsequenten Umsetzung der Strategie des Digital Enterprise basieren auf einem ganzheitlichen Digitalen Zwillings erreicht werden konnte. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Vorteile und den Nutzen. Jedes Tool und jede Toolverbindung bieten reichhaltige Funktionen und neue Methoden, die Ihre Projekte beschleunigen. Es lohnt sich tiefer einzusteigen und den Digitalen Zwilling genauer kennenzulernen!

Eplan und Eplan Electric P8 sind eingetragene Marken der Eplan Software & Service GmbH & Co. KG.

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