Reale Tests mit virtuellen Komponenten
Anders als bei Trial&Error müssen Unternehmen ihre Anlage bei der Simulation nicht mehr komplett auf- oder umbauen, um sie umfassend testen zu können. Finden solche Tests real, im laufenden Betrieb statt, ist bei etwaigen Fehlern mit Produktionsausfällen und Lieferverzug zu rechnen. Hier liegt die große Stärke virtueller Tests. Bei einer Simulationslösung wie ISG-virtuos lässt sich nicht nur die Steuerungstechnik (SPS, CNC) einer Maschine, sondern sogar kompletter Anlagen über die jeweiligen realen Feldbusse an ein Simulationssystem anschließen (Hardware-in-the-Loop-Simulation). Dieses testet im Detail das Zusammenspiel von CNC und der späteren Maschine in Bezug auf Qualität, Performance und bestimmte Produktionsabläufe – und das in Steuerungsechtzeit, also im Millisekunden-Takt. Die Ergebnisse lassen sich ohne Einschränkungen auf die Komponenten der realen Anlage übertragen. Zudem eignet sich eine derartige Simulationslösung auch zur Analyse neuer Konzepte: Unternehmen können diese vorab überprüfen, ohne dafür kostspielige Prototypen zeitaufwändig herstellen zu müssen. Zugleich arbeiten verschiedene Unternehmensabteilungen, etwa mechanische und Elektrokonstruktion, Produktion, IT und Vertrieb, enger zusammen, weil sie auf Basis der Simulation die beste Lösung gemeinsam diskutieren und unmittelbar überprüfen können.
Reale Produktionsszenarien virtuell erproben
Mit einer Simulationslösung nehmen Anlagen- und Maschinenbauer reproduzierbare Tests vor, überprüfen die Inbetriebnahme der Steuerungen und führen neben Performanceverbesserungen auch virtuelle Factory Acceptance Tests (FATs) durch. Auch der komplette Test von Produktionsläufen mit virtuellen Werkstücken und realen Produktionsdaten ist möglich. Zudem können Unternehmen beispielsweise simulieren, wie sich die Komponenten der Anlage im realen Betrieb bei einem Störfall verhalten und wie die Anwender an der Anlage darauf reagieren müssen. Ein weiterer Vorteil: Notwendige Änderungen oder Anpassungen werden frühzeitig erkannt – noch bevor die reale Anlage aufgebaut oder umgerüstet ist. Auch im laufenden Betrieb hilft die frühzeitige Fehlererkennung und -behebung, Folgekosten einzusparen, weil Kollisionen, Fehlfunktionen und Ablaufprobleme gar nicht erst auftreten. Neben Anlagen- und Maschinenbauern profitieren auch Engineering-Unternehmen mit Verantwortung für die Gesamtauslegung eines innovativen und flexiblen Produktionssystems von derartigen Simulationslösungen. Mit ihnen können sie ihre Engineering- und Geschäftsprozesse dynamisch gestalten. Dies ermöglicht wiederum kurzfristige Produktionsänderungen und flexible Reaktionen auf Störungen aller Art. Auch nach Auslieferung einer Anlage steht das virtuelle Anlagenmodell für Tests von Anpassungen und Adaptionen zur Verfügung – ohne dass die reale Anlage dabei blockiert oder gefährdet würde.
Flexible Engineering-Prozesse
Der Einsatz einer Simulationslösung bringt Veränderungen mit sich. Ein Engineering-Prozess ohne integrierte Simulation gestaltet sich zumeist sequentiell – verschiedene Abteilungen sind nicht gleichzeitig, sondern nacheinander an der Realisierung beteiligt und in die notwendigen Tests involviert. Im Engineering sollte also ein Umdenken stattfinden: Bei simulationsbasierten Engineering-Prozessen bildet die Zusammenarbeit in abteilungsübergreifenden Teams eine Grundvoraussetzung. Die Basis dafür sollte vor allem die Unternehmensführung legen, indem sie das notwendige Change Management bedingungslos fordert und fördert. Idealerweise begleitet der Anbieter des Simulationssystems die Konzeption und Implementierung der Simulationslösung in enger Zusammenarbeit mit den Change-Management-Verantwortlichen. In einem ersten Schritt erarbeitet der Software-Anbieter mit den Fachspezialisten eine für das Unternehmen passende Lösung, die er dann mit den späteren Anwendern durchspielt, etwa in Form der kompletten Inbetriebnahme einer Anlage beziehungsweise einer kritischen Komponente. Im Anschluss können die Mitarbeiter ihre Anwendungen erstmals an virtuellen Komponenten vollumfänglich testen und profitieren somit spürbar vom neuen Engineering-Prozess. Die vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten macht eine Simulation in Steuerungsechtzeit zum vollwertigen Ersatz für reale Anlagen und Maschinen samt Sensoren, Aktoren, Antriebstechnik und Sicherheitsfunktionen. Davon profitieren Unternehmen, wie praktische Erfahrungen zeigen, auf vielen Ebenen: Die Inbetriebnahmezeiten an der realen Anlage sinken um bis zu 80 Prozent – was wiederum kürzere Projektdurchlauf- und Hallenbelegungszeiten bedeutet. Gleichzeitig reduzieren sich die Kosten und der zeitliche Aufwand für Produktentwicklungen um bis zu 20 Prozent. Durch das sogenannte Simulation-based Engineering können Anlagen- und Maschinenbauer die Projektgesamtkosten um rund 30 Prozent senken.
