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Virtuelle Inbetriebnahme im Maschinenbau

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

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Die Modellierung

Beispiel eines Simulationsmodells eines Handlingroboters.
Beispiel eines Simulationsmodells eines Handlingroboters.
© Mathworks

Der Aufwand für die Modellierung hängt von mehreren Komponenten ab. Die detaillierte Modellierung der einzelnen Komponenten einer Anlage, zum Beispiel Antriebe oder Sensoren, liefert die genauesten Resultate – allerdings auf Kosten von Modellierungs- und Simulationszeit.
Ein 3D-Verhaltensmodell der gesamten Anlage kann hilfreich für die Verifikation von logischen Softwareteilen sein, ist aber für die Bewertung von physikalischen Ergebnissen, etwa der Genauigkeit einer Positionsregelung oder der korrekten Auslegung der Antriebe, nicht geeignet.

Simulationsumgebungen wie Simulink bieten daher unterschiedliche Module für die Modellierung, welche die einzelnen Aspekte entsprechend abbilden. So werden etwa logische Zustandsmodelle und Schrittketten in Stateflow modelliert, während Simscape die Möglichkeit bietet, 3D-CAD-Daten als physikalisches Modell einzulesen.
Das so erstellte Simulationsmodell der Maschine oder Anlage wird dann in mehreren Schritten über die gesamte Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeit hinweg verwendet, um das Zusammenspiel zwischen Mechanik, Elektrik und Elektronik sowie Software kontinuierlich zu verifizieren. Dieser Workflow ist nicht nur in der Automobilindustrie seit Jahren etabliert, sondern wird auch im Maschinenbau erfolgreich von führenden Unternehmen wie Krones, Metso oder Tetra Pak eingesetzt.

 

Die Desktop-Simulation

Philipp Wallner ist Industry Manager bei Mathworks.
Philipp Wallner ist Industry Manager bei Mathworks.
© Mathworks

Im ersten Schritt wird die Simulation am Desktop-Rechner ausgeführt. Das Verhaltensmodell der Maschine wird gemeinsam mit den Algorithmen, die später auf einer SPS oder einem Industrie-PC laufen, zum Beispiel Ablaufsteuerungen, Regelungstechnik oder KI-Algorithmen, simuliert. Dabei werden unterschiedliche Szenarien durchgespielt, die an der physikalischen Maschine nicht oder nur mit großem Aufwand möglich wären. Von Vorteil ist an dieser Stelle, dass die Desktop-Simulation nicht in Echtzeit läuft, und damit eine große Anzahl an unterschiedlichen Tests in kurzer Zeit und teilweise auch parallel durchgeführt werden können. Darüber hinaus können in der Simulation Werte aufgezeichnet werden, die in der Praxis mangels entsprechender Sensorik nicht messbar wären.


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

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