Virtuelle Inbetriebnahme bei der F.EE-Gruppe

Digitale Zwillinge als Erfolgsfaktor

Viele Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen stehen heute vor der Entscheidung, die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) und eine damit verbundene Softwarelösung im Workflow zu etablieren. Dabei stellt sich ihnen zwangsläufig die Frage, ob dieses Vorhaben den Erfolg und Nutzen bringt, den sie sich versprechen.
Bild: ©DifferR/shutterstock.com / F.EE Industrieautomation GmbH u. Co. KG

So ging es auch der F.EE-Unternehmensgruppe aus dem oberpfälzischen Neunburg vorm Wald, die mit derzeit rund 1.100 Mitarbeitenden zu den deutschen Marktführern in der Fertigungs- und Automatisierungstechnik zählt. Das Unternehmen nutzt seine mehr als 40-jährige Erfahrung für die Entwicklung individuell an die Anforderungen der Kunden angepasster Produkte und Dienstleistungen in den Bereichen Automatisierungstechnik, Robotik, Schaltschrankbau, Informatik und Industriesoftware.

Auch komplette Fertigungshallen können virtuell in Betrieb genommen werden.
Auch komplette Fertigungshallen können virtuell in Betrieb genommen werden.Bild: F.EE Industrieautomation GmbH u. Co. KG

Probleme erforderten Reaktion

„Als Spezialist für Automatisierungstechnik beschäftigen wir uns seit rund zwanzig Jahren mit dem Thema SPS-Simulation und damit, den Prozess der Inbetriebnahme fortlaufend zu optimieren“, erklärt Franz Weinzierl, technischer Geschäftsführer der F.EE GmbH. Auf dem herkömmlichen Weg – also vor Einführung der virtuellen Inbetriebnahme – musste in kurzer Zeit eine nur wenig getestete SPS-Software in Betrieb genommen werden. Und das mit der Herausforderung, dass vor Ort zum Teil umfassendere Programmanpassungen durchzuführen waren. „Es blieben Softwarefehler bis in späte Projektphasen unerkannt, die unter hohem kosten- und zeitintensiven Aufwand, auch bei schon in Produktion befindlichen Anlagen, beseitigt werden mussten. Diese Umstände waren für uns – sowohl aus Kosten- und Effizienzgründen als auch im Sinne der Kundenzufriedenheit – zwingend verbesserungswürdig“, erläutert Weinzierl. Das Ziel lautete deshalb, Möglichkeiten zum Absichern der Steuerungssoftware sowie zum risikofreien Testen kritischer Betriebszustände und komplexer Abläufe bereits in einer frühen Projektphase zu schaffen. Gleichzeitig sollten Steuer- und Regelstrategien schon in der Engineering-Phase validiert und optimiert werden können – einerseits zugunsten einer verkürzten Inbetriebnahmezeit, andererseits, um die personellen Ressourcen vor Ort zu reduzieren. Die Lösung: die virtuelle Inbetriebnahme mit digitalen Zwillingen.

Simulation einer Zelle zum Handling von Elektronikkomponenten (Baumann GmbH).
Simulation einer Zelle zum Handling von Elektronikkomponenten (Baumann GmbH).Bild: F.EE Industrieautomation GmbH u. Co. KG

Hohe Anforderungen an das Simulationstool

Im ersten Schritt wurden die Anforderungen an eine Simulationssoftware für den Maschinen- und Anlagenbau praxisbezogen definiert. „Ein wichtiges Kriterium war hier die Übereinstimmung von virtuellem und realem Modell. Je nach Kunden- oder Projektanforderung muss sowohl eine sehr idealisierte als auch detaillierte Anlagensimulation realisierbar sein“, schildert Weinzierl. Eine offene und leistungsfähige Softwarearchitektur und Programmiersprache sollten die Grundlage darstellen, um große sowie komplexe Anlagen mit einer Vielzahl von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen) in einer Simulationsumgebung abbilden zu können, ohne dass sich dabei die Hardwareanforderungen oberhalb von handelsüblichen PCs bewegen. Auch eine Multi-User-Fähigkeit war wichtig, damit mehrere Benutzer gleichzeitig an einer Simulation arbeiten können. Am Ende der intensiven ersten Projektphase und der anschließenden Marktanalyse war klar: Statt ein Produkt zu erwerben, wollte der Automatisierungsspezialist eine eigene Lösung zur Simulation und virtuellen Inbetriebnahme entwickeln und vertreiben. Die Anwendung erhielt den Namen ‚fe.screen-sim‘, in Anlehnung an das bereits bestehende Industriesoftwareportfolio namens ‚fe.screen‘.

Durchbruch im ersten Projekt

Im Jahr 2014 war es dann so weit: Das entwickelte Simulationstool konnte sein Können erstmals im Rahmen eines Pilotprojektes unter Beweis stellen. F.EE erhielt den Auftrag eines Automobilherstellers für die Integration einer Elektrohängebahn mit circa 500 Transport- und 250 Montagefahrzeugen. Die gesamte Anlage inklusive acht SPSen wurde bei F.EE simuliert. So konnten in Zusammenarbeit mit dem Kunden alle Fahr- und Sonderfahrweisen, Speicher- sowie Ein- und Ausschleuse-Logiken im Vorfeld getestet werden. „Die reale Inbetriebnahme lief absolut problemlos, wir konnten einen 100-prozentigen Produktionsstart hinlegen und nach rund einer Woche bereits mit dem Verfügbarkeitstest beginnen“, erläutert Weinzierl.

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