Virtuelle Logistik Digitaler Zwilling plant komplexe Lagersysteme

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Der digitale Zwilling gehört zur Welt der Industrie 4.0. Er hilft beim Auf- und Abbau von Anlagen sowie bei der Planung derselben. Doch ein virtuelles Modell für alles gibt es noch nicht ...

Um beim Auf- oder Umbau von Anlagen den laufenden Betrieb beim Kunden möglichst wenig zu beeinträchtigen, unterstützen virtuelle Nachbildungen des Logistiksystems bei Planung und Vorabtests. Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 spricht man gerne vom digitalen Zwilling. Doch lassen sich komplexe Logistikanlagen heute in einem einzigen digitalen Modell so nachbilden, dass sie zur Visualisierung, Planung, Simulation, zum Softwaretest, zur Mitarbeiterschulung, als Leitstand und zur Betriebsunterstützung dienen können? Die ehrliche Antwort von Unitechnik lautet nein.

Die Erstellung eines umfassend nutzbaren digitalen Zwillings für eine individuelle Industrieanlage sei noch unwirtschaftlich. Dennoch wird der digitale Zwilling in der Logistikpraxis heute teilweise schon erfolgreich eingesetzt. Und der Systemintegrator Unitechnik setzt dabei auf mehrere Spezialzwillinge statt auf einen Alleskönner, um möglichst viele Aufgaben übernehmen zu können.

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Vertrieb und Planung in der virtuellen Erlebniswelt

Per CAD-Programm wird dazu zunächst das Logistiksystem konstruiert. Es besteht aus Lager, Fördertechnik, Arbeitsplätzen und Maschinen. Wenn die Planung dazu reif sei, lohne es sich, die CAD-Zeichnung in ein VR-Modell (Virtual Reality) zu überführen, wodurch der Anwender per VR-Brille einen realitätsnahen 3D-Eindruck von der Logistikanlage erhalte. Er kann die Halle sogar begehen, wie die Experten betonen.

In einem zweiten Schritt lassen sich Förderer in Bewegung setzen und Arbeitsplätze interaktiv gestalten. In der virtuellen Lagerumgebung können auch die Kommissionierplätze interaktiv dargestellt werden, um ihre Tauglichkeit zu testen. Durch den digitalen Zwilling lassen sich Gefahrenpotenziale für die Mitarbeiter damit frühzeitig ausschließen und die Ergonomie der Arbeitsplätze verbessern.

Ist das erledigt, lässt sich die Leistungsfähigkeit des Entwurfs über eine Simulation checken. Die Darstellung sei zwar meist sehr rudimentär respektive schematisch, was aber ausreiche. Beantwortet werden müsse nur, wie lange ein Ladungsträger von A nach B unterwegs sei. Die Szenarien werden so für alle möglichen Start- und Endpunkte entlang der Materialflusskette getestet. Dann wird das Modell mit einem angenommenen Auftragsmix versorgt, wie Unitechnik weiter ausführt. Erkannte Engpässe könnten bereits in der Planungsphase korrigiert werden.

Simulation der Logistikabläufe und des Mitarbeiterverhaltens

Sobald das grundlegende Layout der Anlage steht und die Gewerke ausgewählt sind, kann emuliert werden, um den Programmierern bereits vor der physischen Montage ein Testszenario zur Verfügung zu stellen, heißt es weiter. Die Software kann so bereits in einem relativ frühen Projektstadium geschrieben und die Steuerung ohne Maschine und Fördertechnik geprüft werden, ohne die echte Anlage durch Programmänderungen zu beeinträchtigen. Das genaue Aussehen der Anlage ist übrigens immer noch weitgehend egal.

Um die Steuerungssoftware zu testen, muss aber jeder Sensor und jeder Motor im Modell enthalten sein. Die Steuerungssoftware erweckt den Emulator dann quasi zum Leben. Ist das Modell steuerungstechnisch fertig, können auch der Materialflussrechner und das Lagerverwaltungssystem getestet werden. Am Ende bilden der Emulator, die Steuerungssoftware und die IT-Systeme einen idealen digitalen Zwilling für das Vorhaben. Er verhalte sich nämlich genauso wie die echte Anlage. Mit ihm können verschiedene Szenarien visualisiert werden, um weitere Risiken wie Produktionsausfälle oder Anlagenstillstände vorab zu minimieren. Testweise erhält der digitale Zwilling etwa vom Lagerverwaltungssystem einen Fahrauftrag, um die Abläufe virtuell zu testen. Außer dem Materialfluss simuliere der Emulator sogar das Verhalten der Mitarbeiter, weil man die Bewegungen derselben digital nachvollziehen könne. Optimierungen an der Programmierung lassen sich auch in diesem Status vor der Inbetriebnahme umsetzen. Nicht zuletzt ist das Modell dazu geeignet, die Mitarbeiter für ihre kommenden Aufgaben zu trainieren, betont Unitechnik.

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