Virtuelles Engineering Innovation ohne Risiko: Virtuelles Engineering für den Mittelstand

Der Einsatz virtueller Technologien reduziert nicht nur Zeitaufwand und Kosten bei der Entwicklung und Produktion neuer Produkte, sondern auch das Risiko des Scheiterns. Virtuelles Engineering ist deshalb vor allem für den Mittelstand eine wichtige Ressource im internationalen Wettbewerb geworden.

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ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

invenio AG

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Fraunhofer-Gesellschaft z.För. d. angewandten Forschung e.V.

Nur mit innovativen Produkte können deutsche mittelständische Produktionsunternehmen ihre Spitzenposition auf den internationalen Märkten behaupten. Doch Neuentwicklungen sind kostspielig und riskant: Oft zeigt sich erst am Prototypen, ob eine gute Idee auch in der Praxis umsetzbar ist.

Ein Ausweg aus diesem Dilemma ist der Einsatz virtueller Technologien in der Entwurfs- und Konstruktionsphase. Die Fraunhofer-Gesellschaft und das Ministerium für Wirtschaft und Arbeit des Bundeslandes Sachsen-Anhalt haben deshalb das Innovationsclusters Virtual Development, Engineering and Training (VIDET) eingerichtet, das mittelständischen Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau den Einstieg in die virtuelle Produktenwicklung erlaubt.

„Mit den Technologien des Digitalen Engineerings sind diese Unternehmen in der Lage, mit international agierenden Großunternehmen z.B. als Zulieferer zusammenzuarbeiten und mit der weltweiten Konkurrenz mitzuhalten“, erklärt Sachsen-Anhalts Wirtschaftsminister Dr. Reiner Haseloff. Koordiniert werden das Projekt und seine Forschungspartner vom Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und –automatisierung IFF in Magdeburg.

Mit virtuellen Technologien lassen sich ganze Produktionsprozesse darstellen

Methoden und Werkzeuge des Virtual Engineering ermöglichen den Aufbau einer durchgängigen digitalen Beschreibung, Modellierung, Simulation und Optimierung über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts – vom Entwurf über die Produktentwicklung, den Produktionsprozess bis hin zur Nutzung. Neben der detaillierten, dreidimensionalen Repräsentation eines Produktes lassen sich mit virtuellen Technologien heute ganze Produktionsprozesse darstellen, Anlagen funktional simulieren oder gleich vollständige Fabriken planen: In virtuellen Realitäten entstehen neue Produkte oder Maschinen, dort werden sie zerlegt, getestet und verbessert, noch bevor sie zum ersten Mal tatsächlich gebaut werden.

Die Analgensteuerung noch vor der Fertigstellung optimieren

So können Anlagensteuerungen noch vor Fertigstellung der Anlage optimiert werden, sind Planungs- oder Betriebsabläufe besser zu organisieren und werden Mitarbeiter umfassender und schneller geschult als bisher. Dadurch können Entwicklungszeiten und -kosten drastisch reduziert und das Entwicklungsrisiko minimiert werden.

„Komplexe Informationen wie Ergebnisse von Simulationen, Betriebszustände und Maschinenabläufe werden einfach und intuitiv dargestellt und erfasst, Schwachstellen im Entwurf werden frühzeitig erkannt und erlauben dem Entwickler die Optimierung seines Produktes in einem frühen Entwurfsstadium“, erläutert Dipl.-Ing. Thomas Schulze von der Geschäftsstelle VIDET des IFF.

Nötig für eine erfolgreiche Umsetzung sind neue Softwarewerkzeuge, Veränderungen in der Arbeitsplatzgestaltung und eine gezielte Qualifizierung der Mitarbeiter. „Der Technologietransfer vom IFF zu den Mitarbeitern des Unternehmens hin verbessert dann nicht nur die Geschäftsprozesse, sondern auch die betriebliche Kommunikation“, zählt VIDET-Mitarbeiter Schulze weitere positive Effekte auf.

Werkzeugmaschinen-Hersteller verkürzte Entwicklungszeit um sechs Monate

Ein typischer Anwender ist zum Beispiel die Schiess GmbH in Aschersleben im Bundesland Sachsen-Anhalt, ein Hersteller von Werkzeugmaschinen für die Großteilebearbeitung. Um eine neue Baureihe von Großwerkzeugmaschinen zu entwickeln, setzte das Unternehmen in Zusammenarbeit mit VIDET virtuelle Technologien ein und verkürzte so die Entwicklungszeiten bis zur Inbetriebnahme um sechs Monate.

„Wir schätzen die Bedeutung von Forschung und Entwicklung mittels Virtuellen Engineering für den Maschinen- und Anlagebau als sehr hoch ein, insbesondere um durch optimierte Prozesse im Engineering und in der Qualifizierung der Mitarbeiter nachhaltige Wettbewerbsvorteile zu erzielen“, erklärt Dr.-Ing. Harald Müller, Leiter Qualitätsmanagement der Schiess GmbH.

Innovationscluster VIDET hat bisher 36 Projekte bearbeitet

Seit dem Start im Jahr 2007 wurden im Rahmen des Innovationsclusters VIDET allein in Sachsen-Anhalt 36 Projekte bearbeitet, 21 sind in der Entwurfsphase. Bundesweit wurden 16 Projekte abgeschlossen und zehn sind in der Entwurfsphase. Die bisherigen Erfahrungen der Zusammenarbeit mit den Unternehmen zeigen, dass die Vorteile einer Minimierung des Entwicklungsaufwandes und des Risikos unmittelbar zum Tragen kamen, obwohl virtuelle Techniken größtenteils zum ersten Mal im Unternehmen eingesetzt wurden. „In der verbleibenden Laufzeit wollen wir weitere Unternehmen einbeziehen und dieses Cluster auf die Chemie- und Kunststoffindustrie ausweiten. Wir sind auch an einer Weiterführung dieses Innovationsclusters interessiert, wobei eine Ausweitung auf weitere Bundesländer denkbar ist“, erklärt Wirtschaftsminister Haseloff.

VIDET und das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und –automatisierung IFF in Magdeburg bieten für Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus mit Methoden des virtuellen Engineerings

– schnelle Entwürfe von der Idee über den virtuellen und realen Prototypen bis zur Realisierung,

– Modellierung und Simulation von Produkten und Systemen, virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen,

– Nutzung von modernsten Industrie- und Forschungslaboren zur Entwicklung und Optimierung von Produktmodellen und

– Unterstützung bei der Einführung digitaler Entwurfswerkzeuge.

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