Echtzeitsimulation in der Produktionsautomatisierung - Beiträge zu Virtueller Inbetriebnahme, Digitalem Engineering und Digitalen Zwillingen
Dieses Open Access Buch befasst sich in 22 Kapiteln von 41 Autoren aus Wissenschaft und Praxis mit einer Sammlung unabhängiger Beiträge, die den heutigen Stand der Forschung und Technik im Bereich der Echtzeitsimulation von Maschinen und Anlagen aufzeigen. Neben Forschungsergebnissen wird der erfolg...
Uloženo v:
| Hlavní autoři: | , , |
|---|---|
| Médium: | E-kniha |
| Jazyk: | němčina |
| Vydáno: |
Berlin, Heidelberg
Springer Nature
2024
Springer Berlin Heidelberg Springer Berlin / Heidelberg |
| Vydání: | 1 |
| Témata: | |
| ISBN: | 3662662167, 9783662662168, 3662662175, 9783662662175 |
| On-line přístup: | Získat plný text |
| Tagy: |
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Obsah:
- Titelblatt Abkürzungsverzeichnis Inhalt des Buches Inhaltsverzeichnis 1. Die Simulierte Werkzeugmaschine, ein Rückblick 2. Anforderungen und Methoden für die Hardware-in-the-Loop Simulation zur Virtuellen Inbetriebnahme von Produktionssystemen 3. Echtzeit-Co-Simulation von Produktionsanlagen 4. ISG-Virtuos - Der Digitale Zwilling für die Praxis 5. Echtzeitsimulation der Prozess-Maschinen-Interaktion zur Prognose der Prozessstabilität mit Realer CNC am Beispiel Eines Fräsprozesses 6. Herausforderungen bei der Abbildung der Prozess-Maschine Interaktion am Beispiel der Umformsimulation 7. Materialflusssimulation für die Virtuelle Inbetriebnahme in Steuerungsechtzeit 8. Nutzen von Digitalen Zwillingen und Virtueller Inbetriebnahme für den Maschinen- und Anlagenbau 9. Automatische Modellgenerierung aus Engineering-Daten 10. Automatische Modellgenerierung für die Virtuelle Inbetriebnahme bei HOMAG 11. TwinStore - Online-Plattform für Simulationsmodelle 12. Testautomatisierung am Digitalen Zwilling 13. Simulationsmodelle der Virtuellen Inbetriebnahme als Lernumgebung für Reinforcement Learning 14. Konzept für die Automatisierte Planung von Montagesystemen 15. Digital Twin as a Service 16. Mixed-Reality-in-the-Loop Simulation 17. Anwendungsberichte über den Industriellen Einsatz der Mixed Reality im Maschinen- und Anlagenbau 18. Anwendungsberichte über den Einsatz der Mixed Reality in der Aus- und Weiterbildung Technischer Fachkräfte 19. Lernpotenziale und -Herausforderungen Digitaler Zwillinge in der Betriebsphase 20. Online-Berechnung des Digitalen Zwillings für CNC am Beispiel der Additiven Fertigung 21. Strukturmodellbasierte Korrektur Thermisch Bedingter Fehler 22. Räumliche Kraftmessung und -Regelung mit Strukturintegrierter Sensorik in Hexapoden
- Intro -- Danksagung -- Inhalt des Buches -- Inhaltsverzeichnis -- Herausgeber- und Autorenverzeichnis -- Über die Herausgeber -- Autorenverzeichnis -- Abkürzungsverzeichnis -- 1 Die simulierte Werkzeugmaschine, ein Rückblick -- 1.1 Einführung (anno 2003) -- 1.2 Entwicklung der Simulationstechnik im Werkzeugmaschinenbau (anno 2003) -- 1.3 Gekoppelte Simulationen (anno 2003) -- 1.4 Aktuelle Anwendungsbeispiele der simulierten Werkzeugmaschinen (anno 2003) -- 1.5 Zusammenfassung (anno 2003) -- Literatur -- Teil I Echtzeitsimulation für die Virtuelle Inbetriebnahme -- 2 Anforderungen und Methoden für die Hardware-in-the-Loop Simulation zur Virtuellen Inbetriebnahme von Produktionssystemen -- 2.1 Virtuelle Inbetriebnahme und Hardware-in-the-Loop Simulation -- 2.2 Aufbau eines Hardware-in-the-Loop Simulators -- 2.3 Kopplung zwischen Steuerung und Simulation -- 2.4 Echtzeitsimulation linearer Finite Elemente Modelle mit Antriebsregelung -- 2.5 Echtzeitsimulation nichtlinearer Systeme -- 2.6 Realisierung einer HiL-Simulationsplattform -- 2.7 Zusammenfassung -- Literatur -- 3 Echtzeit-Co-Simulation von Produktionsanlagen -- 3.1 Einleitung -- 3.2 Stand der Technik -- 3.3 Konzept einer Plattform zur Echtzeit-Co-Simulation -- 3.4 Modellierung und Modellpartitionierung -- 3.5 Initialisierung, Echtzeit-Berechnung und Echtzeit-Synchronisation -- 3.6 Integration technologiespezifischer Simulationslösungen -- 3.7 Realisierung der Integrationsschnittstellen -- 3.8 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- 4 ISG-virtuos - der Digitale Zwilling für die Praxis -- 4.1 Digitale Zwillinge für den Steuerungstest -- 4.2 Technologische Weiterentwicklung der Simulationsplattform -- 4.3 Einführung der Virtuellen Inbetriebnahme im Unternehmen -- 4.4 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur
- 20.2 Modellintegration in CNC-Steuerungen -- 20.3 Modellierung von Extrusionswerkzeugen -- 20.4 Modellbasierte Vorsteuerung mit Digitalem Zwilling -- 20.5 Zusammenfassung -- Literatur -- 21 Strukturmodellbasierte Korrektur thermisch bedingter Fehler -- 21.1 Einleitung -- 21.2 Digitaler Zwilling für thermische Problemstellungen -- 21.3 Stand der Technik -- 21.4 Ziel der Korrektur -- 21.5 Korrekturansatz -- 21.6 Art der Modelle -- 21.7 Anforderungen an die Steuerungsanbindung -- 21.8 Umsetzung am Beispiel eines Hexapoden -- 21.9 Zusammenfassung -- Literatur -- 22 Räumliche Kraftmessung und -regelung mit strukturintegrierter Sensorik in Hexapoden -- 22.1 Einleitung -- 22.2 Systematik und Umsetzung am Versuchsträger -- 22.3 Messmodelle -- 22.4 Steuerungsintegration der Kraftmessung -- 22.5 Kraftregelung -- 22.6 Steuerungsintegration der Kraftregelung -- 22.7 Fazit -- Literatur
- 9.5 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- 10 Automatische Modellgenerierung für die Virtuelle Inbetriebnahme bei HOMAG -- 10.1 HOMAG Group: Historie digitaler Engineering-Ansätze -- 10.2 Paradigmen eines föderalen Engineering-Ansatzes -- 10.3 Digitale Zwillinge bei HOMAG -- 10.4 Automatisierte Generierung Digitaler Zwillinge -- 10.5 Nutzen der automatisierten Generierung -- Literatur -- 11 TwinStore - Online-Plattform für Simulationsmodelle -- 11.1 Virtuelle Inbetriebnahme im Maschinen- und Anlagenbau -- 11.2 Plattform für Bereitstellung, Pflege und Austausch von Simulationsmodellen -- 11.3 Packages und Bibliotheken -- 11.4 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- 12 Testautomatisierung am Digitalen Zwilling -- 12.1 Einleitung -- 12.2 Stand der Technik -- 12.3 Befragung von Maschinenherstellern -- 12.4 Probleme der VIBN und abgeleiteter Handlungsbedarf -- 12.5 Anforderungen und Lösungsansatz -- 12.6 Schnittstellen des Testframeworks -- 12.7 Praxisanwendung -- 12.8 Vorteile der Testautomatisierung für die Qualitätssicherung in der Entwicklung -- 12.9 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- 13 Simulationsmodelle der Virtuellen Inbetriebnahme als Lernumgebung für Reinforcement Learning -- 13.1 Vorteile und Grenzen der Virtuellen Inbetriebnahme -- 13.2 Reinforcement Learning zur Unterstützung der Steuerungsentwicklung -- 13.3 Wandel der Testumgebung zur Lernumgebung -- 13.4 Anwendungsbeispiel Roboter-Zellensteuerung -- 13.5 Anwendungsbeispiel Roboter-Kabelhandhabung -- 13.6 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- 14 Konzept für die automatisierte Planung von Montagesystemen -- 14.1 Einleitung -- 14.2 Grundlagen -- 14.3 Stand der Technik -- 14.4 Konzept -- 14.5 Anwendungsszenario -- 14.6 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- Teil III Echtzeitsimulation in der Betriebsphase -- 15 Digital Twin as a Service -- 15.1 Motivation
- 5 Echtzeitsimulation der Prozess-Maschinen-Interaktion zur Prognose der Prozessstabilität mit realer CNC am Beispiel eines Fräsprozesses -- 5.1 Einführung -- 5.2 Dexelbasiertes Zerspanungsmodell zur Berechnung der Spandicke -- 5.3 Simulationsergebnisse und Validierung -- 5.4 Erweiterbarkeit auf komplexe Zerspanungsprozesse -- Literatur -- 6 Herausforderungen bei der Abbildung der Prozess-Maschine Interaktion am Beispiel der Umformsimulation -- 6.1 Ausgangssituation -- 6.2 Echtzeitanforderungen bei der Umformsimulation -- 6.3 Physikalisch basierte Modellierungsmethoden -- 6.4 Rechenzeitoptimierung der FE-Prozesssimulation -- 6.5 Datengetriebene Modellierungsmethoden -- 6.6 Anwendungen von Simulationsmodellen mit Prozess-Maschine Interaktion -- 6.7 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- 7 Materialflusssimulation für die Virtuelle Inbetriebnahme in Steuerungsechtzeit -- 7.1 Materialfluss in der Produktion -- 7.2 Materialfluss für die Virtuelle Inbetriebnahme -- 7.3 Materialflussmodelle -- 7.4 Idee und Stand der Technik der Modellkopplung -- 7.5 Materialflussmodelle für große Teilestückzahlen -- 7.6 Anwendung des Flussmodells -- 7.7 Optimierung mithilfe des Flussmodells und dessen Validierung -- 7.8 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- 8 Nutzen von Digitalen Zwillingen und Virtueller Inbetriebnahme für den Maschinen- und Anlagenbau -- 8.1 Einleitung -- 8.2 Nutzen entlang der Zulieferkette im Maschinen- und Anlagenbau -- 8.3 Exemplarische Betrachtung konkreter Nutzen entlang der Lieferkette -- 8.4 Praxisbeispiele für den Nutzen der Virtuellen Inbetriebnahme und Digitalen Zwillingen -- 8.5 Zusammenfassung und Ausblick -- Literatur -- Teil II Echtzeitsimulation und Modellgenerierung im Entwicklungsprozess -- 9 Automatische Modellgenerierung aus Engineering-Daten -- 9.1 Einleitung -- 9.2 Stand der Technik -- 9.3 Konzeption -- 9.4 Verifikation
- 15.2 Interoperabilität zwischen Digitalen Zwillingen sowie Cloud- und Webtechnologien -- 15.3 Verfügbarmachung industrieller Assets für Cloud- und Webtechnologien -- 15.4 Realisierung einer Digital Twin as a Service Plattform -- 15.5 Anwendungsbeispiele -- 15.6 Zusammenfassung -- Literatur -- 16 Mixed-Reality-in-the-Loop Simulation -- 16.1 Motivation -- 16.2 Egozentrische realzeitsynchrone Visualisierung -- 16.3 Intuitive multimodale Mensch-Modell-Interaktion -- 16.4 Multiuser-Kollaboration -- 16.5 Realisierung und Anwendung -- 16.6 Zusammenfassung -- Literatur -- 17 Anwendungsberichte über den industriellen Einsatz der Mixed Reality im Maschinen- und Anlagenbau -- 17.1 Einleitung -- 17.2 Mixed Reality im Sondermaschinenbau der topex GmbH -- 17.3 Mixed Reality im Werkzeugmaschinenbau für die Umformtechnik bei der Schuler Pressen GmbH -- Literatur -- 18 Anwendungsberichte über den Einsatz der Mixed Reality in der Aus- und Weiterbildung technischer Fachkräfte -- 18.1 Motivation -- 18.2 Mixed Reality für die ingenieurwissenschaftliche Ausbildung in der Umformtechnik am IFU der Universität Stuttgart -- 18.3 Mixed Reality für die ingenieurwissenschaftliche Ausbildung im Maschinenbau an der Hochschule Esslingen -- 18.4 Mixed Reality für die berufliche Aus- und Weiterbildung an der Max-Eyth-Schule Kirchheim unter Teck -- Literatur -- 19 Lernpotenziale und -herausforderungen Digitaler Zwillinge in der Betriebsphase -- 19.1 Einführung -- 19.2 Herausforderungen und Chancen aus der Perspektive Lernender -- 19.3 Herausforderungen aus Sicht von Schulungsleitungen -- 19.4 Didaktische Prinzipien der Erwachsenenbildung als Reflexionsmöglichkeit zum Umgang mit Herausforderungen -- 19.5 Fazit -- Literatur -- 20 Online-Berechnung des Digitalen Zwillings für CNC am Beispiel der additiven Fertigung -- 20.1 Technologischer Hintergrund