Virtuelle Inbetriebnahmesoftware ermöglicht eine schnellere und frühere Erkennung möglicher Fehler beim Erstellen oder Ändern einer automatisierten Produktionslinie. Die Gesamtentwicklungszeit und der Prototypenabfall werden reduziert.
Was ist eine virtuelle Inbetriebnahme?
Die Inbetriebnahme , typischerweise der letzte Schritt im Engineering-Prozess, kann bis zu 15–20 % der gesamten Lieferzeit eines Automatisierungssystemprojekts in Anspruch nehmen .
Inbetriebnahme: Hauptsächlich der Fehlerbehebung gewidmet
Leider werden fast zwei Drittel der für die Inbetriebnahme aufgewendeten Zeit für die Behebung von Softwarefehlern aufgewendet (1) , da die Steuerungssoftware in der Regel erst dann ordnungsgemäße Integrationstests durchläuft, wenn die gesamte Hardware gekauft und zusammengebaut wurde .
Da die Inbetriebnahme in der Regel in nahezu unmöglichem Zeitrahmen erfolgt, erfolgt die Entwicklung kundenspezifischer Steuerungssoftware oft überstürzt , auch wenn die Fehlerbehebung in dieser Phase die Hardware beschädigen kann.
Die Lösung dieser Probleme zu einem früheren Zeitpunkt im Prozess kann daher viel Zeit und Mühe sparen , die wiederum für die Optimierung oder frühere Umsetzung des Projekts aufgewendet werden könnte.
Virtuelle Inbetriebnahme: um Fehler zu vermeiden
Die virtuelle Inbetriebnahme bietet eine Lösung, um einen erheblichen Teil der Inbetriebnahmeaufgaben in eine frühere Phase des Projekts zu verlagern, weg vom kritischen Pfad . Bei der virtuellen Inbetriebnahme wird ein Simulationsmodell der Anlage erstellt, das die reale Anlage ersetzt. Die virtuelle Fabrik wird dann mit dem realen Steuerungssystem verbunden, sodass die Simulation gleichzeitig mit der Beschaffung und Montage zur Überprüfung des Designs und zum Testen des Steuerungssystems verwendet werden kann. Dies ermöglicht eine schnellere Erkennung möglicher Fehler.
Abbildung 1: Engineering-Projekt mit und ohne virtuelle Inbetriebnahme.
Die virtuelle Inbetriebnahme bietet eine Lösung, um einen erheblichen Teil der Inbetriebnahmeaufgaben in eine frühere Phase des Projekts zu verlagern, weg vom kritischen Pfad.
Je nach Anwendungsfall können Sie die virtuelle Bereitstellung auch jeweils . Es können auch simulierte und reale Maschinen parallel eingesetzt werden (sogenannte Hybrid-Inbetriebnahme), sodass der Prozess schrittweise von der virtuellen zur realen Maschine übergehen kann.
Die Simulation reagiert auf die Ausgaben des Steuerungssystems und stellt simulierte Eingaben bereit, wie es das reale System tun würde. interaktive 3D-Visualisierung sehen, wie sich das System tatsächlich verhält , und nicht nur die Variablen in den Steuerungsprogrammen .
Im Vergleich zu herkömmlichen, primitiveren Tests von Steuerungssoftware ist die interaktive Visualisierung ein großer Vorteil, da solche Tests normalerweise einfach mit Code oder durch manuelles Festlegen von Ein- oder Ausgängen basierend auf dem Verständnis des Programmierers für die reale Maschine durchgeführt werden. Darüber hinaus sind solche Tests in der Realität nur schwer oder gar nicht durchführbar, ohne Maschinen oder Personal zu schädigen. Sie können in Simulationen durchgeführt werden , was zu einer besseren Softwarequalität und vor allem einer erhöhten Sicherheit führt.
Die Vorteile der virtuellen Inbetriebnahme
Der Einsatz der virtuellen Inbetriebnahme im gesamten Engineering-Prozess bietet viele Vorteile: Die gesamte Engineering-Zeit und der Verlust von Prototypen werden reduziert, Fehler sind kostengünstiger zu beheben, da sie früher erkannt werden, und die Qualität der Software wird erheblich verbessert .
Beispielsweise wurde in einer Feldstudie, die mit einem kleinen SPS-gesteuerten System mit 17 Sensoren und 10 Aktoren (aktiven Komponenten) durchgeführt wurde, festgestellt, dass die virtuelle Inbetriebnahme die Qualität (definiert als Erfüllung der Anforderungen) um 37 % bis 84 % steigert und gleichzeitig die tatsächliche Qualität senkt Time-to-Service um 75 % und Gesamt-Time-to-Market um 15 % (2).
Indem Sie frühzeitig in der Angebotsphase Visualisierungen des vorgeschlagenen Systems erstellen und dann während des Entwurfs ein immer umfassenderes Simulationsmodell erstellen, können Sie auch viel größere Synergien zwischen Ingenieurteams und Projektbeteiligten erzielen , einfach weil eine interaktive 3D-Simulation Ideen und Verhalten viel besser vermittelt als es ein Stapel Designdokumente jemals kann.
Dies trägt dazu bei, Missverständnisse hinsichtlich der Designziele, des gewünschten Systemverhaltens und der erforderlichen Informationen zwischen den Entwicklungsteams und dem Kunden zu reduzieren.
Inbetriebnahme- und virtuelle Simulationssoftware
Die virtuelle Inbetriebnahme stellt hohe Anforderungen an die Simulationssoftware. Es muss die genaue Simulation einer Vielzahl von Systemen unterstützen, von einfachen Sensoren und Aktoren bis hin zu Transportsystemen, Roboteranwendungen und der Steuerung von Produktionsanlagen auf MES-Ebene. Darüber hinaus sollte der Zeitaufwand für die Erstellung von Simulationsmodellen möglichst gering sein, um das Ziel einer Reduzierung des gesamten Engineering-Aufwands zu erreichen.
Dies erfordert ein benutzerfreundliches Softwarepaket und ermöglicht Ihren Ingenieuren, ihr vorhandenes Wissen und ihre Fähigkeiten zu nutzen . Visual Components- Familie von 3D-Produktionssimulationsprodukten wurde genau zu diesem Zweck entwickelt.
Das Simulationsmodell muss das Verhalten des realen Systems genau nachbilden , aber es ist auch wichtig, dass das gleiche Steuerungssystem und die gleiche Steuerungssoftware sowohl für die Simulation als auch für das reale Automatisierungssystem verwendet werden können. In der Praxis bedeutet dies, dass für die virtuelle Inbetriebnahme dieselbe Hardware- oder Software-SPS oder Robotersteuerung verwendet werden muss, die für die reale Anlage ausgewählt wurde.
Allerdings sollten jegliche Änderungen an der Steuerungssoftware vermieden werden, damit Automatisierungsingenieure die vertrauten Steuerungen, die zugehörige Software und den Entwicklungsworkflow verwenden können, um die Steuerungssoftware zu entwickeln und diese dann mit der Simulationsmaschine zu verbinden.
(1) Liu Z, Diedrich C, Suchold N. Virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Systeme [Internet]. INTECH Open Access Editor; 2012 [zitiert am 13. Juli 2015]. Hier verfügbar.
(2) Reinhart G, Wünsch G. Wirtschaftliche Anwendung der virtuellen Inbetriebnahme auf mechatronische Produktionssysteme. Ing. Prod. 8. November 2007;1(4):371-9
