Simulation und Maschinenüberwachung

Für besseres Engineering

Computerbasierte Tests und Simulationen ab frühen Engineering-Phasen reduzieren die Zeit deutlich, bis eine Maschine oder Anlage beim Betreiber ihren Dienst aufnimmt. Dieser kann hingegen über den gesamten Lebenszyklus der Anlage Nutzen aus den generierten Daten schöpfen. Kein Wunder, dass die virtuelle Inbetriebnahme eine Paradeanwendung für den digitalen Zwilling ist.

Die Produktion setzt zunehmend auf virtuelle und simulierte Modelle von Maschinen und Anlagen sowie auf eine durchgängige Prozesskette. Entscheidende Maßnahmen dabei sind die Umsetzung der virtuellen Inbetriebnahme sowie der Einsatz des digitalen Zwillings. Dabei wird zum einen ein großer Teil des Engineering-Prozesses in die digitale Modellwelt vorverlegt und zum anderen die Maschinenüberwachung und mögliche Änderungen dem digitalen Zwilling überlassen. Bei der virtuellen Inbetriebnahme wird das Modell auf Herz und Nieren überprüft, virtuelle Probeläufe – auch über längere Zeitfenster – durchgespielt, Varianten per Knopfdruck getestet und so lange optimiert, bis mit dem Bau der realen Maschine begonnen werden kann. Dies geschieht dann mit der hohen Sicherheit, das passende Modell nun umzusetzen.

Der Zwilling in der Planung

Auch wenn der digitale Zwilling erst mit der realen Inbetriebnahme zum Leben erweckt wird, sollte dieser bereits parallel zur Maschinenplanung entstehen. Ab diesem Zeitpunkt werden alle generierten CAD-Daten bidirektional mithilfe einer Schnittstelle von dem CAD-System in die Simulationssoftware übertragen. Nun stehen Änderungen am simulierten Modell unmittelbar auch im CAD-System zur Verfügung. Somit entfällt das redundante Ändern des Modells und allen Mitgliedern des mechatronischen Teams steht jederzeit die aktuellste Version als Arbeitsgrundlage zur Verfügung. Die Simulationssoftware iPhysics von Machineering verfügt dafür über Schnittstellen zu gängigen CAD-Systemen sowie über Anbindungen zu verschiedenen internen und realen Steuerungen über TCP/IT oder Ethernet.

Der Zwilling im Betrieb

Mit dem digitalen Zwilling im Schaltschrank steht dem Betreiber einer Anlage zu jedem Zeitpunkt ein virtuelles Abbild seiner realen Anlage zur Verfügung. Dieses auf Echtzeitdaten basierende Modell vereinfacht die Überwachung einer Anlage unabhängig von Standort oder ihrer Größe. Störungen oder Unregelmäßigkeiten im Ablauf können zügig behoben und der Materialfluss oder Fertigungsablauf gesichert werden. Mit dem digitalen Zwilling können am Modell Vorkommnisse wie Maschinenausfall, Stau, Gedränge und so weiter getestet werden, um reale Stillstandzeiten zu reduzieren.

Beispiele aus der Praxis

Ein Beispiel für den Einsatz eines digitalen Zwillings liefert der Verpackungs- und Abfüllspezialist Krones. Das Unternehmen optimierte in der Serienfertigung die Inbetriebnahmezeiten seiner Maschinen und Anlagen mit dem iPhysics-System. In der Produktentwicklung dient die Software dazu, die SPS-Software zu testen, bevor der Anlagen-Prototyp oder der Schaltschrank gefertigt wird. Krones geht sogar noch einen Schritt weiter: „Wir haben ein eigenes Tool entwickelt, mit dem wir auf einem möglichst effizienten und effektiven Weg unsere Simulationsmodelle erstellen. Dabei nutzen wir verschiedene Datenquellen und bereiten diese simulationsgerecht für iPhysics auf“, sagt Andreas Jeziorowski, als ehemaliger Entwickler bei Krones zuständig für das Engineering, die Entwicklung sowie die Standardisierung der virtuellen Inbetriebnahme.

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