Entwicklung und Realisierung einer virtuellen Compact-Strip-Production-Gießwalzanlage

Prozesssimulationen werden mittlerweile in vielen Bereichen angewendet, bisher jedoch überwiegend für einzelne singuläre Prozessstufen oder übersichtliche, kurze Prozessketten. Steigende Anforderungen an die Genauigkeiten der Halbzeuge bzw. Produkte machen es immer häufiger erforderlich, die gesamten Behandlungsschritte und deren Auswirkungen im Prozessablauf zu berücksichtigen. Aus diesem Grund wird heute vielfach die ganzheitliche Betrachtung der Prozesskette Komplettanlagen realisiert. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Anforderungen berücksichtigt. Die gesamte Gießwalzanlage wurde in allen relevanten technischen Prozessen in der „Virtuellen Realität“ betrachtet und bereits vorhandene Präsentationsmedien integriert. Somit ist der Anwender in der Lage die Modelle für seinen Anwendungsfall zusammenzustellen und darüber hinaus Zusatzinformationen beliebig einbinden. Durch diese sehr umfassende Betrachtung kann der Anwender detaillierte technische Aspekte sowohl der Maschine als auch der ablaufenden Prozesse wesentlich besser verstehen und verfolgen. Ein tiefergehendes Verständnis für den erweiterten Prozess wird jedoch erst durch Integration von Simulationen erreicht. Diese Einbindungen ermöglichen es Prozessparameter ‚online’ zu ändern und Auswirkungen auf den Prozess und letztendlich auf das Produkt zu erzielen. Hierfür wurde ein Gliederungskonzept entwickelt, welches die Bereiche Prozesskette, Prozesslevel und Prozessumfang umfasst. Diese drei Bereiche wurden zu dem Modellsystem der ganzheitlichen Betrachtung kombiniert, welches somit die Darstellung beliebiger Gesamtdarstellungen erlaubt. Je nach gefordertem Ergebnis sind die notwendigen Simulationstools in das Grundgerüst einzufügen. Beispielhaft wurde dieses Konzept für die CSP Gießwalzanlage realisiert. Die oberste Ebene stellt das Logistikmodell EnterpriseDynamics dar, welches die Prozesskette von der Gießmaschine bis zum Haspel abbildet. Auf den unteren Ebenen sind weitere Tools eingebunden. Diese Kombination erlaubt sowohl den kompletten Anlagenüberblick, als auch die detaillierte Prozessverfolgung. Für die Darstellung und Vermittlung solcher Zusammenhänge wird die Virtuelle Realität (VR) eingesetzt. Diese ist in der Lage einen Gesamtüberblick zu geben und zusätzlich die Prozesse mit nahezu beliebigen Datenformaten und großen Datenmengen darzustellen. Der für die Virtuelle Realität signifikante visuelle Stereoeffekt erlaubt eine realitätsnahe Betrachtung der Modelle. Hierdurch sind die teils komplexen Zusammenhänge anschaulich und verständlich auch Nichtfachleuten zu vermitteln. Durch die Kombination der Simulationstools und der Virtuellen Realität wurde ein Simulator kreiert, der in modularer Form aufgebaut ist. Dieser modulare Aufbau erlaubt weiterhin die Einbindung zusätzlicher Simulationstools. Neue oder weiterentwickelte Tools sind einfach gegen veraltete Tools austauschbar. Weitere Ausbaustufen und Aktualisierungen des Simulators sind damit durchführbar. Der realisierte und beschriebene Simulator für die CSP Gießwalzanlage wird in der Ausbildung von Studenten und Mitarbeitern, zum Training von Bedienern, zu Kundenpräsentationen sowie zu allgemeinen Schulungszwecken praktisch eingesetzt.