Schwerpunkte

Mathworks

Virtuelle Inbetriebnahme im Maschinenbau

25. Februar 2021, 14:25 Uhr   |  Andrea Gillhuber

Virtuelle Inbetriebnahme im Maschinenbau
© Shutterstock

Moderne Produktionsmaschinen sind nicht nur mit mehr Rechenleistung ausgestattet und speichern mehr Messdaten als je zuvor, sie werden zunehmend komplexer. Das kann zu Verzögerungen bei der Inbetriebnahme und Fehlern im Betrieb führen. Virtuelle Inbetriebnahme schafft Abhilfe.

Die digitale Transformation hat im Maschinenbau unter anderem dafür gesorgt, dass die Software an Produktionsanlagen eine immer größere Rolle spielt – und immer komplexer wird. Gemeinsam mit der Variantenvielfalt, die sich durch steigende Anforderungen an die Flexibilität und daraus resultierend höhere Modularität von Maschinen und Anlagen ergibt, führt das immer öfter zu Verzögerungen bei der Inbetriebnahme und zu Fehlern im Betrieb.

Abhilfe schafft die virtuelle Inbetriebnahme. Anstelle von zeitaufwendigen Tests an der physikalischen Anlage wird die Software im Zusammenspiel mit den restlichen mechatronischen Komponenten mithilfe von simulierten – virtuellen – Maschinen in unterschiedlichen Szenarien getestet und optimiert – oft zu einem Zeitpunkt, zu dem die physikalische Anlage noch gar nicht verfügbar ist.

Das volle Potenzial der Modelle ausschöpfen

Während die virtuelle Inbetriebnahme und die damit verbundene Verwendung von Simulationsmodellen im Maschinen- und Anlagenbau bereits immer weiter verbreitet ist, wird oft vergessen, dass Simulationsmodelle einen weitaus breiteren Nutzen erfüllen können als ‚nur‘ für die virtuelle Inbetriebnahme. Der Entwicklungsansatz der modellbasierten Entwicklung, sprich Model-Based Design, stellt das Modell in das Zentrum des gesamten Entwicklungsprozesses. Dabei werden Modelle bereits in der Planungsphase für die Maschine oder Anlage erstellt und über das Design bis hin zur Inbetriebnahme kontinuierlich weiterentwickelt.

Schematische Darstellung der Parallelisierung der Entwicklung durch die virtuelle Inbetriebnahme
© Mathworks

Schematische Darstellung der Parallelisierung der Entwicklung durch die virtuelle Inbetriebnahme

Durch die dadurch mögliche Parallelisierung kann die Durchlaufzeit vom Projektstart bis zum Produktionsstart verkürzt werden (siehe Bild). Als Basis für digitale Zwillinge spielen die Simulationsmodelle über die gesamte Lebenszeit der Anlage eine Rolle.
Generell ist es wichtig, sich bereits zu Beginn die Frage nach dem Return on Investment (ROI) zu stellen. Dabei geht es darum, eine transparente Aufstellung der erwarteten Einsparungen, wie zum Beispiel Ausfallkosten der Maschine im Betrieb, Reiseaufwand für Serviceeinsätze, Material- und Energieeinsatz während der physikalischen Inbetriebnahme et cetera, dem Aufwand – wie Personalkosten für die Erstellung und Wartung der Modelle, Know-how-Aufbau im Team, Lizenzkosten und so weiter – entgegenzustellen.

Mit höherer Genauigkeit der Simulationsmodelle steigt in der Regel auch der Aufwand für die Modellierung signifikant, daher sollte darauf geachtet werden, dass mit einem einfachen Modell begonnen wird, und die Komplexität mit Fortschreiten des Projekts – soweit erforderlich – erweitert wird. Auch sollte die modellbasierte Entwicklung nicht gleich im ersten Projekt auf die gesamte Maschine oder Anlage angewendet, sondern es sollte mit einer relevanten Teilkomponente begonnen werden. Damit kann zum einen der Mehrwert der Simulation relativ schnell aufgezeigt, zum anderen die Entwicklungsmethode sukzessive eingeführt werden, ohne dass dabei etablierte Prozesse in zu kurzer Zeit komplett verändert werden müssen.

Seite 1 von 3

1. Virtuelle Inbetriebnahme im Maschinenbau
2. Die Modellierung
3. Code-Generierung und Hardware-in-the-Loop

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

MathWorks GmbH, MathWorks GmbH

Künstliche Intelligenz