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Simulation: Was hinter 'Continuous Commissioning' steckt

Um Automatisierungslösungen in immer kürzerer Zeit realisieren zu können, muss die Inbetriebnahme im Entwicklungsprozess weiter nach vorne rücken. Der kontinuierliche Abgleich aller Disziplinen und Arbeitsschritte durch ­Simulation kann hier hilfreiche Dienste leisten.

Simulierte Aktion eines Kuka-Roboters Bildquelle: © Machineering
V-Modell Bildquelle: © Machineering

Bild 1: Das klassische V-Modell in der Realität!

Das sogenannte V-Modell (Bild1), welches im Top-Down-Prinzip in der Entwicklung auf das Bottom-Up-Prinzip der Inbetriebnahme trifft, prägt heute in vielen Unternehmen die Software-Entwicklung. Es definiert die in einem Projekt zu erstellenden Er­gebnisse, die Vorgehensweisen und die Verantwortlichkeiten. In Form eines imaginären ‚V‘ stehen sich spezifizierende und testende Phasen gegenüber, was letztlich dazu dient, deren korrekte Umsetzung anhand der vorgegebenen Spezifikationen zu überprüfen. Treten hier Unstimmigkeiten zutage, muss zu der jeweils überprüften Phase, ­welche sich auf der linken Seite befindet, zurück­gekehrt werden. Das V-Modell als solches ist ein Vorgehensmodell in der Entwicklung, bei dem der Entwicklungsprozess in einzelnen Phasen organisiert wird. Neben diesen Entwicklungsphasen definiert das V-Modell das Vorgehen zu der Qualitätssicherung.

So weit, so gut. Das Problem dabei: Da die Entwicklungsprozesse von Mechanik, Elektrik und Elektronik oft getrennt voneinander stattfinden, verursachen diese erst beim Zusammentreffen in der Inbetriebnahme eine Vielzahl von Fehlern, die in der Regel das Resultat nicht ausreichend getesteter Ergebnisse aus den Fachbereichen sind – mit der Folge von meist wiederum kostenintensiven Änderungsschleifen.

Diese Fehler abzustellen, ist das Ziel des ganzheitlichen Ansatzes ‚Continuous Commissioning‘, welcher einen kontinuierlichen Abgleich aller Diszi­plinen und Arbeitsschritte durch Simulation ermöglicht – und zwar von der ­ersten Idee bis zur Produktion. Die Simulation bildet dabei eine bereichsübergreifende Plattform, auf der zu ­jedem Zeitpunkt der aktuelle Entwicklungsstand verifiziert und auf Realisierbarkeit mit weiteren Bereichen überprüft wird. Dies steht im Gegensatz zur klassischen Prozesslösung, bei der die virtuelle Inbetriebnahme – wenn überhaupt – erst final stattfindet und damit erst dann greift, wenn beispielsweise das mechanische Layout oder das Antriebskonzept schon fixiert ist.

Mikro-V-Modelle Bildquelle: © Machineering

Bild 2: Mit Hilfe von Mikro-V-Modellen wird das V-Modell nochmals in viele kleine und damit übersichtlichere Prozesse ­unterteilt.

Beim neuen Ansatz hingegen greifen die Fachbereiche Mechanik, Elektrik und Software zeitgleich auf dieselben Modelle zurück, die sie jeweils in ihrer nativen Entwicklungsumgebung bearbeiten, gemeinsam weiterentwickeln und mittels der Simulation sofort im Zusammenspiel testen. In der Konsequenz lässt sich der aktuelle Entwicklungsstand bereits in den frühesten Phasen integriert betrachten, was wiederum Entwicklungszeit einspart. Aufgrund eines permanenten Abgleichs des Projektes wird die Erreichbarkeit der Ziele letztendlich für alle Beteiligten transparent. Entscheidend in diesem Kontext ist: Das PDM übernimmt die Sicherung konsistenter Entwicklungsstände, die jederzeit reproduziert werden können. Durch diese kontinuierliche Inbetriebnahme lässt sich letztlich der Aufwand gegenüber der üblicherweise finalen Inbetriebnahme deutlich reduzieren – sowohl zeitlich als auch kostentechnisch.

Bildlich gesehen wird beim Continuous Commissioning das klassische V-Modell durch zahlreiche Mikro-V-Modelle aufgebrochen. Somit entsteht eine Sammlung von mehreren V-Modellen, die voneinander unabhängig sind und die sich durch eine Organi­sation parallel bearbeiten lassen. So wird das sequenzielle Vorgehen nach V-Modell für eine Maschinenent­wicklung in einem Schwarm an maximal nebenläufigen Mikro-V-Modell-Prozessen aufgespalten (Bild 2). Nach jeder Iteration gibt es einen konsistenten Entwicklungsstand und nur dieser wird ins PDM-System gesichert. Auf diese Weise lassen sich auch für Folgeprojekte wichtige Zwischenstände stets durchgängig aus dem Archiv he­rauslesen und nutzen.