Christian Scheifele, ISG GmbH, Samir Belgharda, Sick AG, und Jonas Hesse, Kautex Maschinenbau GmbH
Die virtuelle Inbetriebnahme bezeichnet den der realen Inbetriebnahme vorgelagerten Gesamttest des Automatisierungssystems mithilfe eines Simulationsmodells der Anlage. Das Simulationsmodell (digitaler Zwilling) besteht aus virtuellen Komponenten und Baugruppen, die die realen Systeme mit ihren Schnittstellen und Parametern abbilden. Die digitalen Zwillinge der eingesetzten Komponenten und Baugruppen enthalten die für eine VIBN wesentlichen Verhaltensmerkmale der realen Systeme. Das Komponentenverhalten wird dabei so nachgebildet, dass es am Feldbus keinen Unterschied zum realen Verhalten gibt. So wird in einer Hardware-in-the-Loop-Simulation (HILS) über den industriellen Echtzeit-Feldbus die reale Steuerungshardware in Betrieb genommen. Dank VIBN werden Entwicklungsprozesse und Inbetriebnahmen signifikant beschleunigt, die Qualität erhöht und Inbetriebnahmekosten gesenkt.
Digitale Abbilder realer Komponenten
Zunehmend suchen Komponentenhersteller nach Lösungen zur Bereitstellung von digitalen Abbildern ihrer realen Komponenten. Ziel ist es, dass Kunden damit ihre Automatisierungskonzepte virtuell validieren und Steuerungssysteme im Entwicklungsprozess anhand einer VIBN eingehend testen und optimieren können. Simulationswerkzeuge für die VIBN bieten mittlerweile vielfältige Schnittstellen zur Einbindung bestehender Teilmodelle bei der Modellierung eines digitalen Zwillings einer Maschine oder Anlage. In diesem Beitrag wird anhand eines Best Practice die TwinStore-Plattform vorgestellt: Zur Durchführung einer VIBN stellt die Sick AG der Kautex Maschinenbau GmbH über den TwinStore digitale Zwillinge seiner Komponenten bereit.
Mit der Bereitstellung digitaler Abbilder ihrer realen Komponenten schaffen sich Komponentenhersteller ein entscheidendes Verkaufsargument für ihre realen Hardwarekomponenten. Sie stellen Anwendern bereits validierte Simulationsmodelle ihrer Komponenten zur Verfügung, mit welchen diese Konzeptvalidierungen bis hin zur VIBN mit stark reduziertem Modellierungsaufwand durchführen können. Simulationsexperten erhalten die Möglichkeit, spezifische Modellbibliotheken für z.B. hochauflösende Prozesssimulationen bereitzustellen. Hierbei entstehen im Kontext des digitalen Zwillings neue Geschäftsmodelle. Digitale Zwillinge sind im Sinne der digitalen Fabrik vielfältig über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage einsetzbar: Von ersten Konzeptstudien über die virtuelle Inbetriebnahme bis zur Schulung des Betreiberpersonals und der Unterstützung bei Servicefällen in der Betriebsphase.
Digitale Austauschplattform
Der TwinStore (www.twinstore.de) bildet eine digitale Austauschplattform für Komponenten- und Anlagenlieferanten sowie Anlagenbetreiber zum Austausch von Simulationsmodellen für die virtuelle Auslegung und Absicherung im Rahmen einer VIBN. Über den TwinStore stellen Komponentenhersteller oder Simulationsspezialisten bereits implementierte und validierte Simulationsmodelle direkt für den Einsatz in Projekten des Maschinen- und Anlagenbauers oder Systemintegrators bereit. Letztere haben die Möglichkeit, ihren Kunden plattformbasiert eigene Bibliotheken, z.B. für Schulungszwecke oder Servicefälle anzubieten. TwinStore bildet somit eine digitale Austauschplattform für Komponenten- und Anlagenlieferanten sowie Anlagenbetreiber. Der TwinStore enthält vorgefertigte digitale Zwillinge verschiedener virtueller Komponenten und Baugruppen, bespielsweise für Antriebstechnik, Sensorik, Robotersysteme, Fördertechnik und Greifsysteme zur Einbindung in virtuelle Anlagen.
