Große Simulations-Auswahl

"Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile." - Was der griechische Philosoph Aristoteles schon lange vor Industrie 4.0 und Smart Factory erkannte, beschäftigt heute den Maschinenbau. Denn Hardware, Software und ein Programmcode ergeben nicht automatisch eine funktionierende Maschine. Erst das richtige Zusammenspiel all dieser Komponenten ergibt ein funktionierendes Ganzes. Um das zu erleichtern, spielt die Simulation eine entscheidende Rolle.
 Simulationswerkzeuge wie iPhysics von Machineering decken den Bereich der Prozesssimulation ab und zeigen das dynamische Verhalten einer kompletten Maschine in 3D.
Simulationswerkzeuge wie iPhysics von Machineering decken den Bereich der Prozesssimulation ab und zeigen das dynamische Verhalten einer kompletten Maschine in 3D. Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH

Warum brauchen wir eigentlich Simulation im Maschinen- und Anlagenbau? „Die Antwort ist ganz einfach: Um Maschinen wirtschaftlich zu entwickeln, in Betrieb zu nehmen und langfristig zu betreiben“, sagt Isabella Laasch, Produktmanagerin für Simulation bei B&R.

Maschinen werden immer komplexer. Dementsprechend gestaltet sich auch das Zusammenspiel aus Mechanik, Elektrik und Automatisierung zunehmend diffiziler. Mögliche Maschinenabläufe direkt an einem physischen System auszuprobieren, verursacht hohe Kosten und ist schlichtweg unwirtschaftlich – und zwar in allen drei Phasen des Maschinenlebens: Entwicklung, Inbetriebnahme und laufender Betrieb.

"Dynamische, physikbasierte digitale Zwillinge 
ermöglichen Maschinenbauern zu erkennen, 
wie Probleme bei ihren Designs entstehen und 
wie sie die Komplikationen - ohne zusätzliche 
Kosten für Hardware - lösen können."
Chris Harduwar, VP of Business Development bei Maplesoft
„Dynamische, physikbasierte digitale Zwillinge ermöglichen Maschinenbauern zu erkennen, wie Probleme bei ihren Designs entstehen und wie sie die Komplikationen – ohne zusätzliche Kosten für Hardware – lösen können.“ Chris Harduwar, VP of Business Development bei MaplesoftBild: B&R Industrie-Elektronik GmbH

Entwicklungsfehler kosten Geld und Zeit

In der ersten Lebensphase einer Maschine, der Entwicklung, durchläuft die Maschine bereits mehrere Stadien. In jedem davon kann es zu gravierenden Fehlern kommen. Nach der Rule of Ten der Fehlerkosten erhöhen sich die Kosten für die Behebung eines Fehlers um den Faktor 10 für jedes Stadium der Maschinenentwicklung, in dem der Fehler nicht erkannt wurde. Je früher der Fehler also behoben wird, desto günstiger und schneller kann die Maschine entwickelt werden.

Ziehen sich Fehler jedoch durch die gesamte Maschinenentwicklung, zeigen sie sich spätestens bei der Inbetriebnahme des Prototyps. „Taucht bei der Inbetriebnahme ein Problem nach dem anderen auf, ist das fatal“, sagt Laasch. Nicht nur, dass zu diesem Zeitpunkt bereits Kosten für den Prototyp entstanden sind, auch zusätzliche Ressourcen für das Entwicklerteam werden benötigt, da sie sich nun auf Fehlersuche begeben müssen. Entstehen Schäden an der Hardware, bedeutet das zusätzliche Ausgaben für Ersatzteile sowie einen möglichen Zeitverzug aufgrund langer Lieferzeiten. Schlimmstenfalls kommen auf den Maschinenbauer sogar Konventionalstrafen zu, sollte der geplante Auslieferungstermin der neuen Maschine nicht eingehalten werden können.

"Konfiguriert man Szenarien als digitale 
Zwillinge mit virtuellen wiederverwendbaren Komponenten in einer Bibliothek, dann 
können sie auch vom Betreiber der Anlagen 
für Produktionsoptimierungen, Umrüstungen und als Basis für Schulungs- und Servicekonzepte genutzt werden."
Dr. Christian Daniel, 
Business Manager Simulation Technology bei ISG
„Konfiguriert man Szenarien als digitale Zwillinge mit virtuellen wiederverwendbaren Komponenten in einer Bibliothek, dann können sie auch vom Betreiber der Anlagen für Produktionsoptimierungen, Umrüstungen und als Basis für Schulungs- und Servicekonzepte genutzt werden.“ Dr. Christian Daniel, Business Manager Simulation Technology bei ISGBild: B&R Industrie-Elektronik GmbH

Simulation ist der Schlüssel

„Wir müssen also einen Weg finden, eine Maschine über alle Lebensphasen hinweg digital abzubilden“, sagt Laasch. „Aus meiner Sicht gibt es dafür nur einen Weg und das ist die Simulation.“ In der virtuellen Simulationsumgebung entsteht ein digitaler Zwilling der Maschine. Mit dem digitalen Zwilling lassen sich das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten während der Entwicklung überprüfen sowie eine virtuelle Inbetriebnahme der Maschine durchführen.

 Der digitale Zwilling begleitet eine Maschine ihr Leben lang - von der Entwicklung über die Inbetriebnahme bis hin zum laufenden Betrieb. Darüber hinaus bildet er die Basis für zusätzliche Funktionen und für die Weiterentwicklung der Maschine.
Der digitale Zwilling begleitet eine Maschine ihr Leben lang – von der Entwicklung über die Inbetriebnahme bis hin zum laufenden Betrieb. Darüber hinaus bildet er die Basis für zusätzliche Funktionen und für die Weiterentwicklung der Maschine.Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH

Hand in Hand mit Simulations-Experten

Maschinenbauer können aus einer Vielzahl an Simulationswerkzeugen auswählen. Das Angebot erstreckt sich von Tools für die Hardware- und Maschinensimulation bis hin zur Prozesssimulation. B&R arbeitet deshalb seit vielen Jahren mit unterschiedlichen Simulationsexperten zusammen und hat verschiedene Werkzeuge in sein Automatisierungssystem eingebunden.

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