Foto: EK Automation
Simulationen für die Transportrobotik

Das Team für Simulation von EK Automation hat mehr als 60 Projekte realisiert, bei denen im 3D-Modell neue Transportstrategien getestet oder bestehende optimiert wurden. Das einmal erstellte Simulationsmodell lässt sich für den Auftraggeber auch vielfältig weiterverwenden, z. B. für die Optimierung der Rüstreihenfolge von Anlagen.


Von Automobil über Nahrungs- und Genussmittel bis hin zu Pharma oder Verpackung – in unterschiedlichsten Branchen werden Prozesse wie Warentransport, Lasthandling, Kommissionierung und Montage mehr und mehr automatisiert. Innovative Transportrobotik sorgt dafür, die richtigen Produkte zur richtigen Zeit an den richtigen Ort zu transportieren. Moderne fahrerlose Transportsysteme (FTS) übernehmen schnell und sicher diese Aufgaben. Doch wie lässt sich ein solches Transportkonzept optimal aufbauen? Zahlreiche Faktoren, z. B. Verkehrsführung, Anzahl der Fahrzeuge, Taktzahlen der Anlagen und vieles mehr, müssen zusammengeführt und perfekt abgestimmt werden, damit am Ende ein effizientes System entsteht, welches die gewünschte Leistung hervorbringt. Hier macht sich die Unterstützung durch Experten bezahlt.

 

FTS-Anbieter mit Dienstleistung Simulation


E&K Automation mit Hauptsitz in Rosengarten in Niedersachsen und ca. 180 Mitarbeitern weltweit hat sich mit hochmoderner Transportrobotik auf automatisierte Materialfluss- und Lagersysteme spezialisiert. Das Unternehmen entwickelt intelligente und effiziente Lösungen für unterschiedlichste Transportaufgaben. Immer mehr Kunden setzen auf die langjährige Erfahrung der Spezialisten von EK Automation und lassen sich mithilfe von Simulationen, ebenfalls ein Spezialgebiet des Unternehmens, ein individuelles Konzept ausarbeiten. Dafür wird am Rechner in 2D oder 3D ein Modell der Räumlichkeiten erstellt, in dem die Prozessabläufe in unterschiedlichsten Varianten abgebildet und durchgespielt werden, um eine optimale Lösung auszuarbeiten und frühzeitig mögliche Probleme zu erkennen. So lässt sich das Transportkonzept exakt auf räumliche Gegebenheiten und maximale Produktivität zuschneiden – und schützt vor teuren „Überraschungen“ durch Fehlplanungen.


Wie das Experten-Team Simulation bei diesen Projekten vorgeht, erläutert Florian Johannsen, Team Leader Consulting & Simulation bei der E&K Automation GmbH: „Wir nutzen dazu Tecnomatix Plant Simulation von Siemens, eine besondere Simulationssoftware zur Erstellung derartiger Modelle. Diese haben wir weiterentwickelt und uns einen speziellen Baukasten erstellt, mit dem sich nun die unterschiedlichsten Prozesse gut und schnell abbilden lassen.“


Für eine 2D- oder 3D-Simulation benötigen die Experten von EK Automation möglichst genaue Layoutdaten, also Pläne der Räumlichkeiten, Standort und Maße von Anlagen, Regalen und mehr. Diese werden mit den Daten der gewünschten fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) von EK Automation, mit den Daten zu den im Unternehmen ablaufenden Prozessen sowie den zu leistenden Transportaufgaben ergänzt. Weitere wichtige Informationen sind z. B. Transportströme und deren über den Tag verteilte Schwankungen. Auch Puffergrößen und Maschinenverhalten in angeschlossenen Bereichen werden mit einbezogen. Auf Basis dieser Informationen wird dann ein 2D- oder 3D-Modell aufgebaut. „In unseren Planungen mithilfe der Layoutdaten kommt es auf Zentimeter an, Abweichungen sind oft problematisch. Je genauer die Daten sind, mit denen wir arbeiten, desto verlässlicher ist das Endergebnis“, unterstreicht Florian Johannsen.

 

Vermessung mit Laserscanner


Weil es vorkommt, dass die vorhandenen Unterlagen nicht verwendbar sind, wenn beispielsweise von einer alten Produktionshalle nur ungenaue Architektenpläne vorliegen, bietet EK Automation inzwischen auch an, das millimetergenaue Ausmessen zu übernehmen. „Dafür haben wir extra einen Laserscanner erworben“, erzählt Florian Johannsen. Mit der hochmodernen 3D-Laservermessung lässt sich die gesamte sichtbare Umgebung eines Raumes erfassen und in einem digitalen Modell dreidimensional abbilden. Aus zahlreichen Einzelscans entsteht die sogenannte Punktwolke eines Raumes, die das genaue Abbild der vermessenen Objekte darstellt. Aus diesen Daten erstellen die Profis von EK Automation am Rechner das Gesamtmodell eines Raumes in 2D- oder 3D-Ansicht. Auf diese Weise können selbst große und komplexe Gebäude mit ihrem Innenleben höchst präzise dokumentiert werden. Die berührungslose Vermessung von Formen und Entfernungen macht es möglich, auch schwer zugängliche Bereiche auf große Distanz zu erfassen. Die einmal gesammelten Daten, z. B. Längenangaben, Maße von Wänden, Durchgängen, Fenstern oder Türen und noch viel mehr, stehen dann jederzeit „auf Knopfdruck“ für die Erstellung von Simulationen und die spätere Umsetzung der Transportrobotik-Konzepte zur Verfügung.


Mithilfe der verschiedenen Daten arbeiten die Spezialisten von EK Automation dann ein Konzept für ein automatisches Transportsystem aus. Am Rechner lassen sich die gewünschten Prozessabläufe simulieren und unter Betrachtung einer Vielzahl von Aspekten variieren, wie Florian Johannsen beschreibt: „Wir können die Abläufe z. B. mit einer unterschiedlichen Anzahl von Fahrzeugen, diversen Streckenführungen und verschiedenen Puffergrößen durchspielen. Die Simulationen zeigen dann, wie breit Gänge oder Kurven für die innerbetrieblichen Transportsysteme ausgelegt werden müssen und wie dicht der Verkehr bei der unterschiedlichen Anzahl von FTF sein wird. Auch Blockungssituationen bis hin zu sogenannten Deadlocks, also möglichen Konstellationen, in denen es zu einer nicht lösbaren Stausituation kommt und sich alle Transportfahrzeuge gegenseitig blockieren, werden auf diese Weise offengelegt.“


In der Vielzahl der Möglichkeiten, die mithilfe des Modells durchgespielt werden, gibt es nach Auskunft des Experten neben vielen anderen zwei große Unbekannte, die nur mithilfe der Simulation bestimmt werden können: Die Leerfahrten der Transportfahrzeuge sowie die möglichen Blockungen. Diese gilt es durch Simulation zu identifizieren und zu minimieren. Des Weiteren ist auch die Abbildung von natürlichen Schwankungen nur mithilfe der Simulation möglich. Dafür müssen häufig auch Zusammenhänge betrachtet werden, die weit über das eigentliche Transportsystem hinausgehen und den Gesamtprozess umfassen, also beispielsweise die Taktzahl der Anlagen oder das Tempo sowie die Pufferkapazität von Förderbändern. Bei der Planung eines neuen Systems lassen sich auf diese Weise unter anderem unterschiedliche Konzepte vergleichen und diverse Transportstrategien entwerfen. Aber auch für bestehende Systeme werden Simulationen eingesetzt. Damit kann unter anderem aufgedeckt werden, an welcher Stelle genau der Engpass im System gesucht werden muss. „In vielen Fällen wird erst durch den Blick auf den Gesamtprozess der Faktor entlarvt, der den Durchsatz tatsächlich limitiert“, beschreibt Florian Johannsen.

 

Planungsrisiken frühzeitig erkennen


Die besondere Stärke der Simulation ist die Visualisierung der Abläufe im Zeitraffer und aus der Vogelperspektive: In der Betrachtung der Prozesse in 50- bis 100-facher Geschwindigkeit können auch Laien komplizierte Zusammenhänge leicht erfassen, was die Zusammenarbeit zwischen den Spezialisten und ihren Kunden vereinfacht. „In enger Zusammenarbeit mit unseren Auftraggebern analysieren wir auf diese Weise Engpässe und können u. a. Losgrößen und Auftragsreihenfolgen optimieren. Außerdem lassen sich, z. B. bei Erweiterungsvorhaben, die Grenzen eines Systems identifizieren. Anwender erfahren, ob sich ein gewünschtes System mit geringen oder etwa nur mit größeren Umbauarbeiten realisieren lässt.


Man kann darüber hinaus verschiedene Transportstrategien ausprobieren. Unsere Kunden nutzen das Verfahren außerdem, wenn sie sich vor Veränderungen an ihren Anlagen absichern wollen, dass die Transportabläufe hinterher noch wie gewünscht funktionieren“, erklärt der Experte. Er ergänzt: „Am besten ist es natürlich, wenn die Simulation frühzeitig erstellt wird. Denn ein Konzept für ein solches fahrerloses Transportsystem berührt die unterschiedlichsten Gewerke – vom Regalanbieter bis hin zum Maschinenhersteller. Wenn alles detailliert aufeinander abgestimmt wird, läuft der Materialfluss optimal ab. Insgesamt kann an vielen Stellen damit rechtzeitig korrigiert werden, bevor unnötige Kosten durch Fehlplanungen entstehen.“


www.ek-automation.com

 

 

Beitrag aus dhf 7-8.2018

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