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Offline-Programmierung

Ein softwaregestützter Prozess für produktionsreife Roboterprogramme erschließt neue Potenziale für Exzellenz und Effizienz in der Fertigung

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Produktionsreife Roboterprogramme in einer virtuellen Simulationsumgebung zu erstellen, spart bis zu 80 Prozent Zeitaufwand und wirkt sich positiv auf die Gesamtanlageneffektivität aus. Wird die Offline-Programmierung erfolgreich in bestehende Produktions- und Betriebsabläufe integriert, profitiert das produzierende Unternehmen außerdem von einem Zugewinn an Produktivität, Flexibilität und neuen fertigungstechnischen Möglichkeiten.

Business-Potenziale der Offline-Programmierung

Als digitaler Prozess stärkt die Offline-Programmierung die Wirkung und den Erfolg von Investitionen in die Automatisierung, weil sie Unternehmen Zugriff auf das volle Leistungspotenzial von Anlagen sichert. 

Das Roboterprogramm entsteht in einer Softwareumgebung am PC, also „off line“. Der laufende Fertigungsprozess wird somit nicht unterbrochen und die Roboterzelle bleibt produktiv. 

In der 3D-Simulationsumgebung einer Offline-Programmierung kommen Mitarbeitende erheblich schneller zum Ergebnis als in der manuellen Programmierung. Das macht anspruchsvolle Produktivitätsziele auch bei kleinen Losgrößen und großer Variantenvielfalt erreichbar. 

Die Software kann zudem durch halbautonome Optimierungen bis hin zur künstlichen Intelligenz unterstützen. Diese und weitere Stärken der Offline-Programmierung erlauben es Unternehmen, auf innovative Fertigungsverfahren mit hoher Komplexität zu setzen. 

Gelingt die digitale Einbettung des Prozesses in vor- und nachgelagerte Abläufe der Produktentstehung, folgen daraus weitere positive Effekte wie eine höhere Datendividende, verbesserte Arbeitseffizienz und ein Plus in der Qualität der Zusammenarbeit. 

Roboter-Offline-Programmierung: Ansatz und Definition

Um dem Einfluss der Offline-Programmierung auf die Wertschöpfung nachzugehen, ist eine Definition des Prozesses gefragt. Vorab das vertraute Szenario in einem Satz: Bevor eine Fertigungszelle einen neuen Fertigungsauftrag starten kann, benötigen der oder die Roboter eine Programmierung anhand der Bauteildaten und der erforderlichen Fertigungsschritte. Dies kann manuell erfolgen: Beim sogenannten Teach-In oder Teachen erstellt der oder die Mitarbeitende das Programm über eine Schnittstelle direkt an der Anlage.

Der Ansatz der Offline-Programmierung ist anders: Die Methode nutzt eine digitale Simulation der Anlage. In der virtuellen Umgebung einer Software entsteht ein Roboterprogramm für das gewünschte Bearbeitungsergebnis – also eine definierte Fertigungsqualität im geforderten Zeittakt und unter Einhaltung der Betriebssicherheit.

Das Ziel der Offline-Programmierung ist es, produktionsreife Roboterprogramme zu erzeugen, die direkt in der Anlage eingefahren und für die Produktion verwendet werden können.

Offline-Programmierung (OLP) im Überblick
  • Erstellen des Roboterprogramms in einer 3D-Simulation der realen Fertigungszelle
  • Kombinierte Optimierungsaufgaben unterstützt durch OLP-Software lösen: Zykluszeit, Fertigungsqualität, Roboterbewegung und -koordinierung, Platzieren von Vorrichtungen, Sicherstellung der Zugänglichkeit 
  • Testung verschiedener Szenarien in einer sicheren und kontrollierten Umgebung
  • Reale Fertigungszelle setzt laufenden Auftrag fort – bis zum Einfahren des neuen Roboterprogramms

Warum ist Roboter-Offline-Programmierung geschäftskritisch?

Investitionssicher automatisieren

Die Offline-Programmierung sorgt dafür, dass die Roboter in Ihrem Maschinenpark immer Höchstleistung geben können – sowohl durch kontinuierliche Auslastung als auch durch das Bewältigen komplexer Fertigungsvorgänge. Das sichert den Erfolg Ihrer Investitionen.

Zukunftsfähig fertigen

Machen Sie Ihre Fertigung fit für Advanced Manufacturing und neue Fertigungsverfahren. Mit der Offline-Programmierung meistert Ihr Team Herausforderungen der Programmierung, wie sie nur in der Simulationsumgebung beherrschbar sind. Zudem fügen Sie einen weiteren Baustein zur durchgehend digital unterstützten Produktentstehung hinzu.

Resilienz und Agilität am Markt

Der aktuelle Auftrag läuft noch, der neue wird schon vorbereitet und kann direkt im Anschluss eingespielt werden. Mit Offline-Programmierung können Sie vorausschauend handeln und schnell reagieren. Kostengrenzen und Liefertermine können verlässlich geplant und eingehalten werden.

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Wertschöpfung im Produktentstehungsprozess durch OLP

Effizienz der Datennutzung

Per Definition ist Offline-Programmierung eine Prozessdigitalisierung und das bringt entsprechende Fortschritte für die Wertschöpfung im Produktentstehungsprozess. 

Da sind beispielsweise die Vorteile effektiver Datennutzung. Die Prozessdefinition erfolgt direkt am 3D-Modell, dies reduziert den Bedarf an aufwändig zu erstellenden Fertigungszeichnungen signifikant (im Schnitt 1-2 Tage pro Fertigungszeichnung). Zudem werden Datenverluste, Redundanzen und Inkonsistenzen vermieden. Hat das Unternehmen bereits ein konsequentes 3D-Master-Konzept realisiert, können Bearbeitungsbereiche wie Schweißnähte und Schneidkonturen direkt vom Bauteil übernommen werden. 

Weitere Beiträge zur papierlosen Fertigung: Prozessparameter und Technologiewerte sind in der Software hinterlegt. Und weil der gesamte Vorgang digital erfolgt ist, kann auch eine Dokumentation der Programmierung auf Knopfdruck erfolgen. Ein wesentlicher Vorteil bei Audits! 

Wenn bereits erstellte Programmierungen in der Software abrufbar sind, macht sie das natürlich auch wiederverwendbar. Mitarbeitende können darauf aufbauen und lernen – in Zukunft vielleicht auch KI unterstützt.

Arbeitsplatzqualität und Effektivität der Arbeit

Überhaupt zählt die Offline-Programmierung zu den Technologien, die Mitarbeitende unmittelbar entlasten. Sie müssen nicht über Tage unter Zeitdruck zum Teachen an der Maschine stehen, sondern können das neue Roboterprogramm frühzeitig am PC erarbeiten. Die OLP-Software unterstützt sie dabei nicht nur durch die Rundumsicht der Simulation, sondern auch – je nach Auslegung und Integrationstiefe – mit technologiebezogenen Regeln und Features für die halbautonome Generierung von Abläufen (z.B. optimale An- und Abfahrbewegung).

Darin steckt aus Unternehmenssicht ein Pluspunkt vor dem Hintergrund des Fachkräftemangels: Die Verwendung von Standardparametern und Methoden ermöglicht es, dass Arbeitskräfte ohne Spezialkenntnisse schnell gute Ergebnisse erzielen. Wissen wird abrufbar in Systemen hinterlegt und ist nicht allein in den Köpfen der Menschen. Das hilft auch in internationalen Projekten mit Mitarbeitenden aus verschiedenen Ländern.

Kombinierte Effekte zusammenhängender Prozesse

Das Erstellen eines Roboterprogramms ist mit vielen weiteren Vorgängen der Produktentstehung verbunden und insofern hat natürlich auch die Offline-Programmierung einen Einfluss darüber hinaus.

Der frühzeitige Einsatz der Simulationsumgebung bringt zum Beispiel mehr Entscheidungssicherheit und Flexibilität in der Planung: 

  • Die Zugänglichkeitsprüfung in der Simulationsumgebung kann Auskunft darüber geben, ob ein Bauteil auf der geplanten Anlage herstellbar ist.
  • Geometrische Analysen der Bearbeitungsbereiche lassen Hochrechnungen auf wahrscheinliche Prozesszeiten zu. 
  • Die Entzerrung von Prozessplanung und Vorbereitung der eigentlichen Inbetriebnahme auf der Anlage gibt mehr Flexibilität im gesamten Auftragsplanung. 
  • Wenn sich mit der OLP-Software Roboter verschiedener Hersteller programmieren lassen, können Mitarbeitende flexibel eingesetzt werden. 
  • Der Vorrichtungsbau kann mit den Erkenntnissen aus der 3D-Simulation effizienter vorgehen – bis hin zu Lösungswegen ohne Inanspruchnahme der Konstruktionsabteilung.

Virtuelle 3D-Simulationsumgebung als Innovationsraum

Die Offline-Programmierung eröffnet ein völlig offenes Experimentierfeld für die Suche nach dem besten Roboterprogramm. Im virtuellen Raum herrscht Rundumsicht mit Blickwinkeln, die es in der Realität nicht geben kann. Bewegungsmanipulationen passieren unmittelbar und gefahrlos für Mensch und Maschine. Das gibt die Freiheit, in viele Durchläufen per „Trial und Error“ zur besten Lösung zu kommen. 

Diese überlegenen Eigenschaften lassen Arbeitserfolge in Hochgeschwindigkeit zu. Ein Zeitaufwand von mehreren Tagen für die manuelle Programmierung verkürzt sich auf einige Stunden. Die beschriebenen Eigenschaften sorgen auch dafür, dass die komplexesten Fertigungsverfahren realisierbar werden. 

Das Potenzial dieser virtuellen Versuchsanordnung lässt sich bei hoher digitaler Reife in der Produktentstehung weiter ausbauen – dann integriert sich die Offline-Programmierung in den echten digitalen Zwilling der Fertigungseinheit. 

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Transformationsaufgaben

Was sind die Voraussetzungen?

Zunächst gilt es, zu prüfen, ob bestehende Roboteranlagen für die Offline-Programmierung vorbereitet sind. Das erfordert eine Kalibrierung, die sicherstellt, dass zwischen der Simulation und der tatsächlichen Anlage keine Abweichungen auftreten. Außerdem müssen Bauteildaten als 3D-CAD vorliegen. Von Vorteil ist, wenn das Unternehmen einen 3D-Master verwendet, der den kontinuierlichen Datenaustausch zwischen Entwicklung und Fertigung sichert.

Transformationsaufträge der Offline-Programmierung
  • Kalibrierung der Roboteranlage
  • Durchgängige digitale Verbindung zwischen Fertigungs- und Entwicklungsabteilung

Wie soll der Prozess angepasst werden?

Die Einführung eines OLP-Prozesses sorgt für Wandel und den gilt es zu gestalten. Es gibt früher im Prozessverlauf mehr Informationen für die diversen Planungsaufgaben. Die Standardabläufe werden anders aussehen und das Zusammenspiel der Abteilungen verläuft auf neuen Bahnen. Besonders, wenn es um die Automatisierung eines bisher manuellen Fertigungsschrittes geht, ändern sich Fügefolge, Prozess- und Kapazitätsplanungen, Reihenfolge der Fertigungsschritte etc. geradezu disruptiv.

Diese Neuerungen sind in jedem Fall eine Chance, Abläufe und die Datenverwendung effizienter zu gestalten. Im ersten Schritt gilt es, einen stabilen Prozess mit attraktivem Einsparpotenzial zu realisieren. In einem zweiten Schritt kann man dann auf diese Basis aufbauen und die Durchgängigkeit zur Konstruktion, zum Vorrichtungsbau einerseits und zur Produktion und Prozess-Dokumentation andererseits angehen, um weitergehende Nutzenpotenziale zu erschließen.

Damit die Veränderungen von den Mitarbeitenden getragen werden, gilt es in das Technologie- und Prozess-Verständnis der Mitarbeiter zu investieren – Schulungen und Weiterbildungen unerlässlich.

Wie wird die Technologie und IT angepasst?

Der Einstieg in die Offline-Programmierung muss vorhandene Anlagen, Abläufe, Technologien und Standards berücksichtigen. Damit der Prozess der Offline-Programmierung nahtlos mit dem Betriebsablauf verzahnt ist, gilt es, sowohl das Fertigungsumfeld als auch vor- und nachgelagerten Prozesse zu betrachten. Entscheidend ist, dass die ausgewählte Software zur Art der Fertigung, zum Stand des Maschinenparks und zum Geschäftsmodell (z.B. Lohnfertigung vs. Serienfertigung) passt.

Produktion am Puls der Zeit

Ihre Fertigungsabteilung hat das Ziel, Produkte herzustellen und nicht Roboterprogramme. Die Offline-Programmierung hilft dabei, weil sie den Weg zum produktionsfertigen Roboterprogramm besonders effizient gestaltet und neue Möglichkeiten bietet, innovative Produkte nach Kundenwünschen herzustellen.

Mit diesem digitalen Prozess investieren Sie in eine fortlaufende Qualitätsentwicklung der Produkte, der Produktion und ihrer Abläufe – was wiederum Kundenzufriedenheit und höheres Betriebsergebnis unterstützt.

Die Offline-Programmierung ist ein Baustein für den digitalen Fortschritt in der Fertigung. Dieser Schritt passt zu Konzepten für die integrierte Datennutzung im gesamten Produktlebenszyklus wie den digitalen Zwilling.
Das zeigt, warum ein neues Denken für Programmierungsprozesse dringend in Betracht gezogen werden muss.

Digitalisierung vorantreiben

Mit der Implementierung von OLP erreichen Unternehmen einen höheren digitalen Reifegrad in der Fertigung, der optimierte Prozesse ermöglicht, die Produktivität steigert und sowohl Zeit als auch Kosten erheblich einspart.

Aufstellung für die Zukunft

OLP trägt zum Aufbau eines durchgehend digitalen Managements des Produktlebenszyklus bei und ermöglicht effiziente Neuerungen, die auch von neuen Mitarbeitern leichter umgesetzt werden können.

Sie haben Fragen? Dann melden Sie sich gerne bei uns.

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