Um die zunehmende Komplexität im Maschinen- und Anlagenbau beherrschen zu können, ist es wichtig, mögliche Konflikte frühzeitig zu erkennen und zu lösen sowie Entscheidungen datenbasiert zu treffen. Doch viele Probleme werden erst bei der Zusammenführung von Teilergebnissen aus den verschiedenen Fachbereichen sichtbar. Das führt häufig zu aufwändigen Anpassungen bei der Inbetriebnahme der Anlagen und zu einer verlängerten Hochlaufphase. Aus diesem Grund werden Teilergebnisse aus den Domänen der Automatisierungstechnik in der virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) an Simulationsmodellen verifiziert. Ziel ist neben der simulativen Absicherung des Steuerungscodes die datenbasierte Entscheidungsfindung und der Austausch zwischen allen Beteiligten am Entwicklungsprozess. Im Rahmen des Forschungsprojektes Inter-AcDT wurden die wichtigsten Anwendungsszenarien von Simulationsmodellen für die VIBN gesammelt.
Kontinuierliche Inbetriebnahme
Die VIBN wird in diesem Anwendungsszenario als kontinuierlicher Prozess verstanden, bei dem die Entwicklung in den Fachrichtungen Mechanik, Elektrotechnik und Softwareentwicklung parallelisiert und gleichzeitig am Simulationsmodell abgesichert wird. Das Simulationsmodell wird dabei als zentrales Modell für den Austausch zwischen allen Stakeholdern verstanden. Auf Basis der Anforderungen und Ergebnisse aus den Domänen wird das Simulationsmodell kontinuierlich weiterentwickelt und Feedback in die Fachbereiche zurückgespielt. Dadurch können Probleme frühzeitig erkannt und behoben werden. Das Simulationsmodell stellt den aktuellen Zwischenstand dar und kann als Referenz für den Projektfortschritt angesehen werden. Kontinuierliche Tests und kurze Feedback-Zyklen verkürzen die Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten, da Fehler früher erkannt und Probleme behoben werden können, bevor sie sich in domänenspezifischen Silos zu größeren Fehlern und Inkonsistenzen entwickeln.
Virtueller SPS-Test in der Maschinenabnahme
Dieses Szenario beschreibt die Durchführung der Abnahme des SPS-Codes an einem virtuellen Simulationsmodell. Dies erfolgt häufig in mehreren Stufen von der Überprüfung des Handbetriebs bis zum Wiederanfahren aus Zwischenpositionen. Auf Basis der Anforderungen und Rahmenbedingungen aus Pflichtenheft, Maschinenverordnungen, Testplan und Teststrategie werden die Tests entworfen, erstellt, durchgeführt, ausgewertet und dokumentiert. Je nach projekt- und unternehmensspezifischer Vorgehensweise werden die Simulationsmodelle speziell für diesen Zweck erstellt. Bei der Erstellung der Testszenarien sind in der Regel Anpassungen an den Simulationsmodellen erforderlich. Werkzeuge der Testautomatisierung können hier unterstützend eingesetzt werden, um Aufwände zu reduzieren und eine wiederholte Durchführung und Übertragbarkeit von Tests zu erleichtern.
Grobkonzeptionierung
Bei der Grobkonzeptionierung werden Varianten in einem frühen Entwicklungsstadium simulativ abgebildet, um diese sowohl gegeneinander abzuwägen als auch den Kunden zu präsentieren. Der Gegenstand der Grobkonzeptionierung kann je nach konkretem Anwendungsfall von der Layout-Planung und Aufteilung der Fertigungsschritte auf Stationen bis zur Gegenüberstellung konkreter Fertigungsabläufe reichen. Der Einsatz von Simulationsmodellen ermöglicht eine datenbasierte Abschätzung von Zielwerten und kann Kunden von der Qualtität der Lösung überzeugen. Die Grobkonzeptionierung ist als iterativer Prozess im engen Austausch zwischen den beteiligten Stakeholdern aus mechanischer Konstruktion, Simulation, Projektmanagement, Vertrieb sowie dem Kunden zu verstehen. Je nach Komplexität des Projektes und der unternehmensspezifischen Vorgehensweise kann sich die Grobkonzeptionierung von der Angebotsphase bis in die Ausarbeitungsphase erstrecken.
