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Eine für den Walzwerkhersteller SMS Demag AG, Düsseldorf, entwickelte Simulations- und Visualisierungslattform führt Ablaufsimulationen und Prozessmodelle technisch und logisch zusammen und stellt alle Prozessdaten für die 3D-Anlagenvisualisierung bereit.
»Warum ein Walzwerk nicht am Bildschirm planen, konfigurieren, und optimieren, wenn eh schon alle CAD-Daten der Anlage vorliegen?«, dachte man sich bei der SMS Demag AG, Düsseldorf, und wandte sich an das Fraunhofer IPA in Stuttgart. Ziel war es, eine diskrete Ablaufsimulation und technologische Prozessmodelle in eine realistische Anlagenabbildung für Test- und Demonstrationszwecke zu integrieren und am Beispiel einer »CSP-Dünnbrammen-Gieß-Walzanlage« der SMS Demag AG zu realisieren. Der Durchlauf des Werkstücks von der Schmelze über die Zwischenform der Bramme bis hin zum fertigen Produkt sollte abgebildet und simuliert werden - unter besonderer Berücksichtigung der technischen Prozessführung in der Gießmaschine und dem doppelzügigen Rollherdofen mit Fähre und Fertigstraße.
Das Ergebnis ist eine integrierte Simulations- und Visualisierungsplattform (SVP), die die Komponenten der 3D-Anlagenvisualisierung, der technische Anlagenvisualisierung, der Ablaufsimulation und der Prozessmodelle miteinander vereint. Diese Komponenten verteilen sich auf ein PC-basiertes, heterogenes Rechnernetzwerk mit unterschiedlichen Betriebssystemen, hauptsächlich jedoch Windows NT. Die Integrationsplattform hat die Aufgabe, Ablaufsimulation und Prozessmodelle technisch und logisch zu zusammenzuführen und in einem Pool alle nötigen Prozessdaten für die 3-D-Anlagenvisualisierung bereitszustellen. Diese zeigt zum einen die technischen Anlagenzustände und die Produktzustände über die Anlagenlänge. Zum anderen gibt es eine dreidimensionale Gesamtdarstellung der »CSP«-Anlage, die auf dem am Fraunhofer IPA entwickelten Werkzeug »VR4Kin« basiert. Den Durchlauf des Stahlprodukts durch die Anlage simuliert das diskrete, ereignisorientierte Simulationssystem »Simple++«.
Für Vertriebszwecke haben die Entwickler einen Modemzugang implementiert, über den sich das Simulationsmodell auch von extern starten lässt. Alle Daten der Simulations- und Visualisierungsumgebung stehen damit weltweit zur Verfügung. Das spart nur Kosten und ermöglicht es, mit geringem Aufwand Offline-Studien, Vorinbetriebnahmen, Schulungen oder Kundenpräsentationen durchzuführen.
In technologischen Offline-Studien lassen sich beispielsweise verschiedene Anlagenkonfigurationen analysieren. Die Simulations- und Visualisierungsplattform ermöglicht den einfachen Austausch von Prozessmodellen, um sie zu vergleichen oder auf ihre Eignung zu überprüfen. Der Planer kann gezielt Auftragsreihenfolgen je Caster und Produktattribute ändern, um die Folgen dieser Änderungen auf das logistische Anlagenverhalten hin zu untersuchen. Die SVP unterstützt ihn direkt bei der Dimensionierung, Konzipierung und Optimierung der Gesamtanlage.
Bei der Vorinbetriebnahme repräsentiert die SVP die Umgebung für den Integrationstest der einzelnen Prozessmodelle. Die Tests erfolgen mit realen Aufträgen, so dass sich die eingesetzten Strategien des Anlagenbetriebs - etwa Entstörstrategien bei Gerüstausfall - validieren lassen. Dem zu schulenden Personal vermittelt die plastische Darstellung der Gesamtprozesse auf der Grundlage realer Prozessdaten nicht nur ein klares Bild von der Anlagendynamik, sondern auch eingängig die Funktionsweise der Anlage und die Folgen von Operatorenentscheidungen. So sind beispielsweise Rüstauswahl und -ausfall, Walzenwechsel und Temperaturänderungen über die Anlagenvisualisierung interaktiv einstellbar. Neben solchen eher technologischen Anwendungen bietet sich die Simulationsumgebung außerdem für Akquisitionen und für die Demonstration von Anlagen bei Endkunden und auf Messen an.
Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Phys. Holger Joosten,Telefon: 0711/970-1286, Telefax: 0711/970-1005, E-Mail: hoj@ipa.fhg.de
Dipl.-Ing. Hans Halmosi, Telefon: 0711/970-1410, Telefax: 0711/970-1003, E-Mail: hah@ipa.fhg.de
http://www.ipa.fhg.de/aktuell/messtag.php3
Criteria of this press release:
Economics / business administration, Information technology, Mechanical engineering
transregional, national
Research results
German
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