Forschungsprojekt SimuProd

Simulation für KMUs

Rund drei Jahre forschten die Fachhochschule Salzburg und der Software-Hersteller Copa-Data im Rahmen des Projekts SimuProd an der Simulation intelligenter Produktionsanlagen. Im Mittelpunkt stand dabei die Verbesserung von Produktions- und Produktentwicklungsprozessen von Fertigungsunternehmen, insbesondere KMUs, mithilfe von modell- und softwarebasierender Simulation.
Güter werden heute unter immer komplexeren Bedingungen produziert. Schon die Prozessentwicklung für die industrielle Fertigung steht unter zunehmendem Zeit- und Kostendruck. Insbesondere große Unternehmen in hochautomatisierten Industrien setzen bereits Programme und Methoden zur Vereinfachung und Verbesserung von industriellen Entwicklungs- und Fertigungsprozessen ein. „Mit Software für die digitale Produktion entwickeln sie immer effizientere Strategien bei der Planung, Inbetriebnahme und Wartung von Produktionsanlagen“, bestätigt Prof. Dr. Robert Merz von der Fachhochschule Salzburg den Trend. Ziel des Projekts SimuProd: Mit modellbasierender Simulation ähnliche Strategien auch KMUs zugänglich zu machen.

Anwendungsfall Retrofit

Reinhard Mayr, Product Manager bei Copa Data, beschreibt den praktischen Anwendungsfall: „Die Simulation ist vor allem dann wertvoll, wenn Produktionsbetriebe ihre Anlagen umbauen oder erweitern. Je mehr wir über eine bestehende Anlage wissen, desto präziser können wir Prozesse an einer neuen Anlage simulieren und testen.“ Der Betreiber kann damit herausfinden, wie neue Komponenten in den laufenden Betrieb eingebettet werden und welche Wechselwirkung verschiedener Anlagen und Systeme zu erwarten sind, ohne in den laufenden Betrieb eingreifen zu müssen. „Die entwickelten Simulationsmethoden sollen die Ressourcen der Unternehmen schonen und gleichzeitig die Produktion verbessern. Auch kleinere Betriebe sollen damit die Chance bekommen, ihre Produktionsanlagen intelligenter zu machen“, ergänzt Merz. In der Praxis gibt es häufig Kommunikations- bzw. Integrationslücken zwischen den bereits eingesetzten Software-Komponenten. Auch ein gemeinsames Rahmenwerk zur Entscheidungsfindung für die passende Simulations-Software fehlt in vielen Betrieben. Standardschnittstellen für Datenaufnahme, -analyse, Steuerung, Planung, Visualisierung und Simulation existieren nicht. Bei SimuProd standen deshalb die Themen Datenintegration, virtuelle Inbetriebnahme und simulationsgestützte Wartung im Fokus.

Reale und variable Daten

Um Verbesserungspotenziale bereits vor einer wirklichen Änderung der Prozesse testen zu können, sind Simulationen sehr wertvoll. „Zur simulationsgetreuen Abbildung einer komplexen Anlage benötigen wir viele Daten von Sensoren aus dem gesamten Produktionsprozess“, erklärt Merz. Deshalb musste das Forschungsteam zunächst entsprechende Daten sammeln. Hierbei dienten eine Miniatur-Fertigungsanlage sowie ein ausgeklügeltes Tankmodell als Datenlieferanten im Labor. „Wir haben unsere Simulationsmodelle mit der HMI/Scada-Software Zenon von Copa-Data verbunden und konnten so die Daten lückenlos aufzeichnen und für unser mathematisches Verfahren vorbereiten“, so Merz weiter. Neben den von zenon gelieferten Daten integrierte das Forscherteam auch noch ERP-Systeme, deren Interaktion mit dem Scada-System die Produktionsplanung erleichtern könnte. Um die Praxistauglichkeit mit existierenden und im Markt eingesetzten Simulationswerkzeugen zu gewährleisten, wurden entsprechende Programme ebenfalls mit den Daten aus zenon verknüpft. Ein eigens im Forschungsprojekt entwickelter Wizard sowie ein umfassendes Schulungskonzept sollen bei der Bedienung helfen. Expertenbefragungen und eine Online-Umfrage unter Domänenexperten lieferten zudem wichtige empirische Erkenntnisse über die Wünsche potenzieller Kunden eines solchen Simulationskonzepts. Bei der Einbindung neuer Komponenten oder kompletter Fertigungslinien in einen bestehenden Produktionsprozess müssen oft unterschiedliche Datenbasen zusammengeführt werden. Diese Daten umfassen zum Beispiel Steuerungs-, Sensor- oder Softwaredaten der neuen sowie alten Komponenten. Den Aufwand dieser Integration scheuen viele KMUs. „Die aus den Simulationen gewonnenen Erkenntnisse können sowohl dabei helfen, bestehende Anlagen zu verbessern, als auch neue Anlagen zielführender und effizienter zu planen“, fasst Prof. Dr. Robert Merz zusammen.