Siemens AG Österreich CNC Sinumerik 4.8: Smartes Automatisierungsportfolio steigert Produktivität

Virtual Commissioning as a Service als Angebot für Maschinenhersteller (OEM) verkürzt mit einem virtuellen Zwilling die Time-to-Market der Maschinen. So beschleunigt sich z. B. die reale Inbetriebnahme um bis zu 70 %, da parallelisiert gearbeitet werden kann. Klaus Ponweiser, Leiter Machine Tool Systems bei Siemens CEE

Herr Ponweiser, der Trend einer virtuellen Maschine schreitet unaufhaltsam voran. Auf welchem technologischen Stand bewegt sich dahingehend das aktuelle Plattform-Konzept der Sinumerik 4.8 von Siemens?

Mit dem Softwarestand 4.8 der CNC Sinumerik stellt Siemens neue Funktionen bereit, die Geschwindigkeit, Präzision und Sicherheit der Werkzeugmaschine signifikant verbessern. Der neue Softwarestand ermöglicht es etwa, ungewollte Nickbewegungen der Achsen zu kompensieren und vor Kollisionen von Maschine, Werkzeug und Werkstück zu schützen. Die Nickkompensation (NoCo) dient zum Ausgleich von dynamischen Positionsabweichungen in einer oder mehreren linearen Maschinenachsen, die durch Beschleunigungsvorgänge verursacht werden. Die Positionsabweichungen werden durch eine mechanische Nachgiebigkeit innerhalb der Maschine verursacht. NoCo gleicht die dominante Positionsabweichung mit einer Korrekturbewegung in der jeweiligen Maschinenachse aus. Somit wird eine bessere Bearbeitungsqualität bei gleichzeitig höheren Ruck- und Beschleunigungswerten erreicht. Die Nickkompensation ist technologieunabhängig einsetzbar, etwa beim Fräsen, für Multitasking, Tapping, Laserbearbeitung oder Wasserstrahlbearbeitung.

Sinumerik 4.8 bietet darüber hinaus einen weiterentwickelten Kollisionsschutz: Collision Avoidance Eco und Collision Avoidance Advanced. Die Eco-Variante ermöglicht einen einfachen, zuverlässigen Maschinenschutz und verhindert dabei Eigenkollisionen der Maschinenkörper im Arbeitsraum. Um diesen Effekt in Echtzeit zu erreichen, sind die zu schützenden Baugruppen als einfache geometrische Körper gerechnet. Diese zuverlässige Kollisionsüberwachung steht in allen Betriebsarten, also etwa auch in Manuell und Automatik zur Verfügung; die Schutzbereiche lassen sind einfach und effizient projektieren und als 3D-Darstellung an der Steuerungsoberfläche visualisieren.

Die Advanced-Variante beinhaltet einen vollumfänglichen Maschinen-, Werkzeug- und Werkstück-Schutz. Zusammen mit der Sinumerik Produkt-Partner SW ModuleWorks sorgt Sinumerik in Echtzeit dafür, dass Maschine, Werkzeug und Werkstück während des Materialabtrags permanent einsehbar und dynamisch geschützt sind. So bietet Collision Avoidance kontinuierlich ein hohes Maß an Sicherheit im Maschinenbetrieb.

Mit den digitalen Services von Siemens Motion Control lässt sich die Produktivität von Werkzeugmaschinen nachhaltig steigern.

Safety und Security sind Themen die mehr denn je Maschinenhersteller und deren Betreiber beschäftigen. Mit „Safety Integrated plus“ bietet Siemens jüngst auch hierzu einen Innovationssprung. Was darf man sich im Detail davon erwarten?

Mit der steuerungsintegrierten Software Safety Integrated plus präsentieren wir eine neue Version der bewährten Funktion Safety Integrated (SI) für die Sinumerik 840D sI. Bislang musste je ein komplettes Programm für den NCK und die PLC geschrieben werden. Künftig ist nur noch eines für die PLC notwendig. Mit der SPS-Software Step 7, die standardmäßig im TIA-Portal integriert ist, kann dieses failsafe-Programm schnell und unkompliziert erstellt werden. Dafür stehen dem Anwender im TIA Portal zahlreiche zertifizierte failsafe-Bausteine zur Verfügung, die direkt in das Safety-Programm übernommen werden können. Mit der neuen Version Safety Integrated plus verkürzt sich die Projektierungszeit um bis zu 50 %. Durch die Bedienoberfläche Sinumerik Operate wird die Inbetriebnahme sehr komfortabel. Dazu bietet Safety Integrated plus grafische Masken, die die Parametrierung der Sicherheitsfunktionen spürbar erleichtern. So wird die Inbetriebnahme um bis zu 20 % beschleunigt. Safety Integrated plus wird von Siemens ergänzend zur etablierten Safety Integrated-Software angeboten.

Mit der steuerungsintegrierten Software Safety Integrated plus präsentiert Siemens eine neue Version der bewährten Funktion Safety Integrated (SI) für die Sinumerik 840D sI. Damit können Maschinenhersteller die Anlagenprojektierung um 50 % und die Inbetriebnahme um rund 20 % beschleunigen.

Maschinen und Roboter werden seit einigen Jahren mehr und mehr von einer einzigen Steuerungseinheit betrieben. Welche Sinumerik-Highlights bietet Siemens mit seinem neuen Produkt Run MyRobot/DirectControl hierzu und inwiefern unterscheidet sich dieses von bisherigen Lösungen?

Siemens ist eine Kooperation mit dem italienischem Roboterhersteller Comau eingegangen und stellte das gemeinsam entwickelte Produkt Sinumerik Run MyRobot /DirectControl auf der EMO 2017 in Hannover vor. Damit ist es möglich, die Roboter-Kinematik vollständig in eine CNC zu integrieren. Die Sinumerik steuert die Mechanik von Gelenkarm-Robotern direkt, ohne separate Robotersteuerung. Durch die /DirectControl-Lösung übernimmt die CNC neben der Antriebsregelung des Roboterarms auch robotertypische Sicherheitsfunktionen. Die Programmierung des Roboters erfolgt dabei rein über die Sinumerik.

Durch die direkt gesteuerten und in die CNC-Regelkreise eingebundenen Roboterarme werden Bahn- und Positioniergenauigkeit und Zuverlässigkeit verbessert sowie die Dynamik bei robotergestützten Bearbeitungsaufgaben erhöht. Damit kann der Roboter anspruchsvolle Bearbeitungsaufgaben übernehmen. Darüber hinaus profitieren die Anwender von einer kompakten Hardware, einfachem Engineering und schneller Inbetriebnahme. Fertigungsbereiche, für die sich besonders der Einsatz der Sinumerik Run MyRobot /DirectControl lohnt, sind die Additive Fertigung, Fiber Placement, Zerspanung sowie CFK- und Laserbearbeitung.

Der größte Unterschied zwischen bisherigen Lösungen und der neuen /DirectControl besteht darin, dass bisher die Maschinensteuerung mit der Robotersteuerung kommunizieren musste. Das hat sich nun dahingehend geändert, dass die Sinumerik alle Aufgaben, die bisher der dezidierten Robotersteuerung zukamen, übernimmt. Abgesehen davon sind in Sinumerik Run MyRobot /DirectControl sämtliche Funktionalitäten aller bisherigen Run MyRobot-Varianten enthalten. In der Folge ermöglicht die Lösung, den Roboter nicht nur dynamischer einzusetzen, sondern auch straffer zu führen. Das verbessert die Befähigung zur hauptzeitparallelen Bearbeitung.

Die gesamte Konfiguration für die von /DirectControl unterstützten Roboterarme ist im Siemens-Projektierungstool Sizer hinterlegt. Dadurch wird sowohl die Projektierung, als auch die Roboterinbetriebnahme sehr komfortabel gestaltet. Vom Roboterhersteller Comau bereitgestellte Datensätze zur jeweiligen Mechanik werden in einen Kanal der Sinumerik-CNC eingespielt. Auch das weitere Engineering wird praxisgerecht unterstützt. Zu Sinumerik Run MyRobot /DirectControl-geeigneten Roboterarmen von Comau gibt es digitale Zwillinge für die Arbeit in NX CAM Robotics. Mit dem kinematischen 3D-Robotermodell und dem virtuellen NC-Kern Sinumerik VNCK werden die in der CAD-CAM-Kette erzeugten Teileprogramme realitätsnah simuliert. Zu der einfachen Bedienung kommen weitere Vorteile wie der geringere Platzbedarf durch wegfallende Hardwarekomponenten, reduziertes Investment, Einsparungen beim Bevorraten von Ersatzteilen und eine erhöhte Verfügbarkeit durch die verkürzte Mean Time Between Failures (MTBF).

Mit dem weiter entwickelten Bedienkonzept für Sinumerik Operate können Werkzeugmaschinen noch übersichtlicher und intuitiver bedient werden. Der Maschinenhersteller kann damit sein jeweils gewünschtes Design Corporate Identity-gerecht aufbauen und somit der Werkzeugmaschine ein modernes und individuelles Erscheinungsbild verleihen.

Auf der EMO 2017 in Hannover stellte Siemens u. a. auch neue und erweiterte digitale und klassische Services für die Werkzeugmaschine vor, wie z. B. den neuen Digitalization Check. Was dürfen sich Anwender unter diesem vorstellen und welche potentiellen Vorteile bietet er?

Es geht um neuen Möglichkeiten, zusätzliche Produktivitätspotenziale von Werkzeugmaschinen zu erkennen und auszuschöpfen. Mit dem neuen Digitalization Check as a Service, aus dem Angebot der Manufacturing-IT Services, bekommen Werkzeugmaschinenbetreiber Transparenz über die Digitalisierungsfähigkeit ihrer Maschinenflotte. Der neue Digitalization Check as a Service prüft, wie gut Maschinen, Steuereinheiten und Prozesse vernetzt werden können. Im Rahmen dieses Service werden die Daten der Steuerungsausrüstung der Maschinenflotte vor Ort aufgenommen und analysiert. Danach erfolgt eine Empfehlung zur optimalen Anschlussstrategie in Richtung Digitalisierung.

Ein weiterer Ihrer neuen Werkzeugmaschinen-Services nennt sich „Virtual Commissioning“ – dieser soll per virtuellem Zwilling die Time-to-Market von Maschinen um bis zu 70 % verkürzen. Unter welchen Voraussetzungen wird dies erreicht und welche weiteren Effekte bietet dieser neue Service?

Genau um diese Verkürzung und Optimierung geht es. Virtual Commissioning as a Service als Angebot für Maschinenhersteller (OEM) verkürzt mit einem virtuellen Zwilling die Time-to-Market der Maschinen. So beschleunigt sich z. B. die reale Inbetriebnahme um bis zu 70 %, da parallelisiert gearbeitet werden kann. Dabei erfolgt die Kooperation zwischen mechanischer Entwicklung und Elektrokonstruktion jetzt zeitsparend parallel und nicht wie bisher sequentiell. Vor dem realen Maschinenaufbau wird deren virtueller Zwilling an die reale Steuerung angeschlossen und die Maschine virtuell in Betrieb genommen und getestet.

Auch beim Thema des Retrofits von Werkzeugmaschinen entwickelte Siemens neue Möglichkeiten um Steuerungen und Antriebe wieder auf den aktuellsten Stand zu bringen ...

Um mechanisch noch einwandfreie Maschinen hinsichtlich Steuerung und Antrieb wieder auf den neuesten Stand zu bringen, bieten die Retrofit-Services zahlreiche Möglichkeiten. Dazu gehören neue Sinumerik- und Sinamics-Steuerungs- und Antriebstechnik, werkstattnahe Programmierung mit ShopMill und ShopTurn sowie bei Bedarf mechanische Überholungen. Die Kunden profitieren dabei von verringerten Stillstandzeiten, schnellen Bearbeitungszyklen, sicherer Ersatzteilversorgung, verbesserter Präzision und Qualität sowie vereinfachter Programmierung und Bedienung. Zusätzlich gibt es die Wartungsoption, zur Jährlichen Prüfung der „Verschleißteile“ und selbstverständlich auch hier den Digitalization Check as a Service für die Vorbereitung zur Digitalisierung.

Herr Ponweiser, herzlichen Dank für Ihre ausführlichen Informationen.