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Volle Konzentration auf parallel laufende Bearbeitungsprozesse

mapp Technology reduziert Komplexität der Software-Entwicklung
Volle Konzentration auf parallel laufende Bearbeitungsprozesse

Mit einer hochproduktiven Anlage zur Stahlprofilbearbeitung kann Kaltenbach sein Kern-Know-how in einen klaren Wettbewerbsvorteil umwandeln. Ein entscheidendes Element ist dabei die sichere Beherrschung des steigenden Softwareanteils – von der steuerungstechnischen Programmierung bis hin zur Einbindung in übergeordnete IT-Systeme. Für Routine-Aufgaben greifen die Lörracher auf B&Rs mapp Technology zurück, die mit getesteten Softwarebausteinen die Entwicklungszeit deutlich verkürzt und die Konzentration auf die eigentlichen Bearbeitungsprozesse erlaubt.

Eigentlich besteht unser neues Hochleistungsbearbeitungszentrum KDH 1084 aus zwei Maschinen“, berichtet Dr. Michael Kreis, Mitglied der Geschäftsleitung und zuständig für Forschung & Entwicklung bei der Kaltenbach GmbH + Co. KG in Lörrach. „Neben einer großen Bandsäge zum Ablängen der Profile verfügt die Anlage auch über ein Fräs-Bohr-Portal mit drei 3-Achs-Bearbeitungsspindeln.“ Der Vorteil: Die innovative Neuentwicklung kann gleichzeitig sägen, bohren und fräsen – und zudem mehrere bis zu 25 m lange Stahlträger parallel bearbeiten –, was sich in einer um 30 bis 80 % höheren Produktivität bemerkbar macht.

Vieles laufe parallel in der KDH 1084, fährt Kreis fort, was die Anforderungen an die Entwickler deutlich erhöht habe – insbesondere die Softwareentwickler. „Die sich ergebende Komplexität konnten wir aber mit der Unterstützung von Partnern meistern.“ Zum Einsatz kam die 2014 von B&R vorgestellte mapp Technology – modulare und bereits getestete Softwarebausteine, die Basis-Funktionen bereitstellen und so die Entwicklungszeit verkürzen. „Ohne mapp hätten wir es nicht geschafft“, so der Entwicklungschef weiter. „Wir hatten ja einen sehr sportlichen Projektplan vor uns: Innerhalb von nur drei Monaten galt es, unter anderem 20 CNC-Achsen zu programmieren – so viele, wie niemals zuvor in einer anderen Kaltenbach-Maschine.“ Keine einfache Aufgabe, denn angesichts der vielen parallel ablaufenden Prozesse müssen Kollisionen sicher ausgeschlossen werden.
Konzentration auf das eigene Kern-Know-how
Betrachtet man allein die steuerungstechnische Seite der Programmierung, mussten für die KDH 1084 im Prinzip drei völlig unabhängig voneinander arbeitende 3-Achs-Maschinen so synchronisiert werden, dass die Spindeln problemlos arbeiten können. Zudem galt es, parallel auch die Bearbeitung mit der Bandsäge zu berücksichtigen – nur so erreicht das Bearbeitungszentrum die angestrebte hohe Produktivität. Hinzu kommt: „Solche Maschinen werden nicht wie etwa bei Fräsmaschinen von einem schlauen CAM-Spezialisten programmiert, sondern wir laden zunächst die Teilegeometrie, aus der dann vollautomatisch die Bearbeitungssequenz erzeugt wird“, erläutert Michael Kreis. „Genau das ist unsere Kernkompetenz, auf die wir uns aufgrund der Nutzung der mapp Technology auch intensiv konzentrieren konnten.“
Statt den tausendsten Servoregler zu entwickeln, konnten sich die Kaltenbach-Entwickler auf den strukturierten und gleichzeitig dynamischen Ablauf aller parallel laufenden Bearbeitungsprozesse fokussieren – das Kern-Know-how der Lörracher. Für Basis-Funktionen wie etwa einen Servoregler greift man auf die fertigen Bausteine des mapp-Baukastens zurück, die B&R nicht nur bereitstellt, sondern gleichzeitig auch pflegt und updated. Insbesondere der letzte Punkt ist nicht unwesentlich, da im Laufe des Lebenszyklus einer Maschine typischerweise rund 70 % der Software-Kosten auf die Wartung der Software entfallen.
„In der Summe können wir auf diese Weise auch viel mehr Funktionen in Software umsetzen als früher“, betont Kreis, „ohne dass dafür die Entwicklermannschaft wachsen muss.“ Gerade dieser Punkt ist von hoher Bedeutung, wenn man sich die komplette Software-Architektur der Anlage vor Augen hält. Die Aufgaben umfassen dabei neben der klassischen Steuerungsebene mit SPS und CNC auch ein breites Bündel von PC-Software. Das beginnt bei der Maschinenbedienung und Auftragsverwaltung und reicht hinein bis in die Arbeitsvorbereitung beim Anwender mit der Anbindung an MES- und ERP-Systeme. „Viel dieser Software schreiben wir selbst, was hohe Anforderungen an das Entwicklerteam stellt – bis hin zu der Frage, wie man solch ein Team aufbaut“, führt Kreis aus. Dabei gelte es, einen gemeinsamen Nenner zu finden für die klassisch maschinennahen Steuerungsprogrammierer mit dem Know-how rund um die Maschine und die Software-Architekten, deren Know-how in der Einbindung und Vernetzung mit übergeordneten Systemen liege. „Auch dabei sind Technologien wie mapp extrem hilfreich.“ Zudem: Wie bei den Bearbeitungsprozessen in der Maschine selbst setzt Kaltenbach auf das parallele Entwickeln und die Vernetzung der Entwicklerteams untereinander.
Virtuelle Inbetriebnahme als Schlüssel zum Erfolg
Ein Blick auf den Zeitplan der KDH 1084 zeigt die enormen Herausforderungen an die Entwickler. Zum Projektstart Ende 2013 war zunächst nur klar, dass die neue Anlage eine echte Innovation bieten musste. Im Juli 2014 startete dann die Realisierungsphase mit dem Einstieg in die Detaillierung im November 2014. Zu diesem Zeitpunkt stand auch fest, wie die Steuerungsarchitektur final aussehen sollte, so dass die Software-Entwicklung starten konnte. Ungefähr drei Monate später begann die Montage des Prototypen, so dass im Mai 2015 mit der Live-Inbetriebnahme vor Ort begonnen werden konnte. Zu diesem Zeitpunkt blieben noch vier Wochen bis zur Vorstellung der Maschine anlässlich der Hausmesse im Juni 2015. „Angesichts der komplexen Maschine war das eine Rekordzeit“, erinnert sich der Entwicklungsleiter.
Rückblickend hat Kreis deswegen auch sein Team gefragt, welche Faktoren zum Erfolg des Projektes beigetragen haben. Dies waren
  • mapp-Standardmodule, die erlauben, schneller zu entwickeln – vor allem auch deswegen, weil die Entwickler den Fokus auf das Know-how lenken können, mit dem sich die Maschine vom Wettbewerb abhebt;
  • die Möglichkeit, alle mapp-Bausteine nachzuverfolgen – was eine einfache und schnelle Diagnose ermöglicht, da man beispielsweise sofort sieht, welche Parameter eine Achse erhalten hat und welche Fehler genau aufgetreten sind;
  • der Einsatz von Acopos-Motorsystemen, die eine einfache Verkabelung mit Hybridkabeln ermöglichen;
  • der Einsatz der Sequencer-Technologie, um Abläufe zu synchronisieren und beispielsweise die gegenseitige Verriegelung zu realisieren;
  • die PVI-Schnittstelle (Process Visualization Interface), mit der sich die Kommunikation zwischen Windows-Anwendungen und B&R-Steuerungen leicht realisieren lässt sowie
  • die virtuelle Inbetriebnahme, mit der die Software-Entwicklung schon frühzeitig sehr zielgerichtet starten konnte, bevor der Prototyp fertig war.
„Eigentlich mussten wir anschließend nur die Software aufspielen und schauen, ob alles auch in Wirklichkeit funktioniert“, fasst Kreis zusammen. Die virtuelle Inbetriebnahme sei ein richtiger Knackpunkt. Um diese virtuellen Tests zu ermöglichen, liefert B&R mit dem Automation Studio eine Automation Runtime als Betriebssystem mit. Hier kann der Code, der normalerweise auf der Echtzeit-CPU läuft, schon vorab auf dem Prozessorkern des Programmiersystems laufen.
„Die Parallelisierung der Entwicklung zwischen der Konstruktion und dem Bau des Prototypen und der Software-Entwicklung führte in der Summe zu einer Zeiteinsparung von 60 bis 70 %“, fasst Michael Kreis die Erfahrungen bei der Entwicklung der KDH 1084 zusammen. Eine Leistung, die zudem ohne eine Super-Teamarbeit über Unternehmensgrenzen hinweg nicht möglich gewesen sei. co

Kontakt

info

B&R Industrie-Elektronik GmbH
Bad Homburg
Tel. +49 6172 40190
www.br-automation.com
Hannover Messe: Halle 9, Stand D28
Details zur mapp Technology:
http://t1p.de/gn4x

mapp Technology

PLUS

Mit den modularen Softwarebausteinen von B&R lässt sich die Entwicklung neuer Programme vereinfachen, was die Entwicklungszeit für neue Maschinen und Anlagen um durchschnittlich 67 % verkürzen soll. mapp deckt insbesondere wiederkehrende Programmieraufgaben ab, indem es vorgefertigte Bausteine bereitstellt, die einfach zu bedienen und zudem bereits ausführlich getestet sind – sogenannte Basis-Funktionen. Der Programmierer kann sich somit auf seine Hauptaufgabe konzentrieren: den Maschinenprozess in Software umzusetzen. Die mapp-Bausteine sind nahtlos in die B&R-Entwicklungsumgebung Automation Studio integriert und lassen sich einfach konfigurieren. Die derzeit rund 160 Bausteine decken Mehrachssysteme ab, gekoppelt über Kurvenscheiben oder elektronische Getriebe, unterschiedliche Roboter-Kinematiken und vieles mehr. Da die mapp-Bausteine in zahlreichen Automatisierungslösungen von B&R auf der ganzen Welt zum Einsatz kommen, sind sie sehr zuverlässig. Aufgrund der Wartung durch B&R bleiben auch die Wartungskosten niedrig.
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