{"id":3409,"date":"2021-04-07T10:27:20","date_gmt":"2021-04-07T08:27:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.digifai.com\/?p=3409"},"modified":"2025-06-06T10:01:05","modified_gmt":"2025-06-06T08:01:05","slug":"mit-virtueller-inbetriebnahme-risiko-minimieren-und-qualitaet-steigern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.digifai.com\/de\/neues\/mit-virtueller-inbetriebnahme-risiko-minimieren-und-qualitaet-steigern\/","title":{"rendered":"Mit virtueller Inbetriebnahme Risiko minimieren und Qualit\u00e4t steigern"},"content":{"rendered":"

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Hype oder aufkommende Notwendigkeit: Ist virtuelle Inbetriebnahme am digitalen Zwilling sinnvoll?<\/h2>\n

Bringen die neuen Modebegriffe rundum die virtuelle Inbetriebnahme an digitalen Zwillingen wirklich einen Benefit in der Steuerungstechnik oder handelt es sich hierbei nur um einen tempor\u00e4ren Hype? Kann die Qualit\u00e4t der Steuerungssoftware ohne wesentlichen Mehraufwand gesteigert werden? Wird mit Hilfe der virtuellen Inbetriebnahme wirklich Zeit eingespart?<\/p>\n

Das sind berechtigte Fragen, mit welchen sich jeder Entscheidungstr\u00e4ger auseinandersetzen muss, der sich mit dieser aufkommenden Technologie besch\u00e4ftigt. In diesem Beitrag werde ich auf diese Kernpunkte eingehen und das Mysterium rundum dieses neuartige Engineering-Werkzeug l\u00fcften.[\/vc_column_text]

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Mit ungetesteter und fehlerhafter Steuerungssoftware zur Inbetriebnahme<\/h2>\n

Welcher Steuerungstechniker kennt es nicht? Immer weniger Zeit zur Programmierung, doch zunehmend gr\u00f6\u00dfere und komplexere Maschinen mit anspruchsvollen wachsenden Zusatzfunktionen. Doch die Vorgehensweise ist seit Jahren dieselbe. Ein provisorisches Steuerungsprogramm entsteht durch den Programmierer parallel zum Herstellungsprozess (Beschaffung, Zusammenbau und Verkabelung der Maschine) und soll innerhalb von einem kurzen Zeitfenster auf der Baustelle beim Kunden in Betrieb genommen werden.<\/p>\n

Das \u201eprovisorische Steuerungsprogramm\u201c, das zum Zeitpunkt des Inbetriebnahme-Starts an der realen Maschine vorliegt, kann im Vorfeld nur sehr rudiment\u00e4r getestet werden. Ganzheitliches Testen, also das Zusammenspiel aller Steuerungsebenen, aller Maschinenbereiche und dessen externen Abh\u00e4ngigkeiten, muss unter Zeitdruck an der realen Maschine beim Kunden durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n

Die ersten Fehler und Bugs in der Software, die w\u00e4hrend der Inbetriebnahme nicht aufgetreten sind, machen sich sp\u00e4testens w\u00e4hrend des laufenden Produktionsprozesses nach Abschluss bemerkbar, da in den meisten F\u00e4llen nicht alle Szenarien gr\u00fcndlich und vollst\u00e4ndig, vor allem im Dauerbetrieb, getestet werden konnten.<\/p>\n

Im einfachsten Fall f\u00fchrt das im Nachgang zu kostspieligen Serviceeins\u00e4tzen, w\u00e4hrend die ganze Produktion stillsteht. In anderen F\u00e4llen kann fehlerhafte Software auch zu erheblichen mechanischen Sch\u00e4den f\u00fchren, wenn beispielsweise ein Roboter aufgrund eines Kommunikationsfehlers die falschen Zielkoordinaten erh\u00e4lt.<\/p>\n

Um Abhilfe von fehlerhafter Software und stressigen Inbetriebnahmen beim Kunden zu schaffen, soll die Steuerungssoftware bereits parallel zur Entstehung an der digitalen Maschine getestet und auch virtuell in Betrieb genommen werden.<\/p>\n

Die Firma Eberle Automatische Systeme<\/a> nutzt daf\u00fcr seit einigen Jahren die Simulationssoftware twin<\/a> von digifai, um ihre Sondermaschinen bereits vor der realen Inbetriebnahme vollst\u00e4ndig zu testen und in Betrieb zu nehmen.[\/vc_column_text]

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\"Virtuelle <\/div><\/div>
<\/div>[vc_column_text text_style=“subtitle“ css=“.vc_custom_1617783913617{margin-right: 20px !important;margin-left: 20px !important;}“]Abbildung 1: Die 3D-CAD-Daten der zuk\u00fcnftigen Produktionsmaschine werden als digitaler Zwilling mit twin abgebildet.[\/vc_column_text]
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Ganzheitliches Testen von Software am digitalen Zwilling mit virtueller Inbetriebnahme<\/h2>\n

Eberle nutzt das Werkzeug rundum die digitalen Zwillinge, um sich einen Wettbewerbsvorteil gegen\u00fcber der Konkurrenz zu schaffen. Angefangen mit den ersten CAD-Skizzen einer Anlage, f\u00fchrt Eberle mit twin Machbarkeitsstudien (siehe Beitrag hier<\/a>) durch, um valide, aussagekr\u00e4ftige und vor allem seri\u00f6se Angebote f\u00fcr Kunden in der Angebotsphase Vorverkaufsphase erstellen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

Ist das Projekt verkauft, wird die Maschine anhand der konstruierten 3D-CAD-Daten als digitaler Zwilling mit twin, wie in Abbildung 1 ersichtlich, nachgebildet. Die Simulationssoftware bietet dazu eine umfangreiche Bibliothek mit Simulationskomponenten an, mit welchen die Maschine anhand weniger Handgriffe \u201ezum Leben erweckt\u201c wird.<\/p>\n

Um nun Steuerungssoftware schreiben und parallel dazu ganzheitlich testen zu k\u00f6nnen, wird die virtuelle Maschine an die notwendigen Steuerungen angebunden, wie in Abbildung 2 dargestellt wird. Die nachgebildete, digitale Maschine besteht aus der exakt gleichen Aktorik und Sensorik, wie das reale Pendant. Dadurch erkennen die angebundenen Steuerungssysteme keinen Unterschied zur realen Maschine.[\/vc_column_text]

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\"Reale <\/div><\/div>
<\/div>[vc_column_text text_style=“subtitle“ css=“.vc_custom_1617784325094{margin-right: 20px !important;margin-left: 20px !important;}“]Abbildung 2: Der digitale Zwilling kommuniziert mit den realen Steuerungen. Die Steuerungen erkennen dabei keinen Unterschied zum realen Pendant. Im Anschluss an die virtuelle Inbetriebnahme am digitalen Zwilling werden die Steuerungen mit unver\u00e4ndertem Code an die reale Maschine angeschlossen.[\/vc_column_text]
<\/div>[vc_column_text]twin bietet neben der Kopplung von Steuerungen unterschiedlichster Hersteller auch die M\u00f6glichkeit, physikbasiert zu simulieren. Damit kann das gesamte Verhalten der Maschine, inklusive Materialtransport, realistisch abgebildet werden.<\/p>\n

Der Steuerungstechniker ist damit in der Lage, seine Software w\u00e4hrend des gesamten Bestellprozesses der Materialien, dem Zusammenbau der Mechanik und der anschlie\u00dfenden elektrischen Verkabelungen, vollst\u00e4ndig zu testen. Und das ohne reale Maschine und ohne Mehraufwand \u2013 im Gegenteil, er hat zu jedem Zeitpunkt eine realistische und zudem auch visuelle R\u00fcckmeldung auf seine programmierten Codezeilen. Die gesamte, virtuelle Anlage, inklusive physikalischem Verhalten, befindet sich seit Projektstart auf dem Schreibtisch des Technikers.<\/p>\n

Der digitale Zwilling, der in Abbildung 1 dargestellten Maschine, ist im nachfolgenden Videoclip, der Abbildung 3, ersichtlich. Gesteuert wird der Zwilling der sp\u00e4teren Produktionsmaschine, wie beschrieben, von den realen Steuerungen. Im Video sind zwei koordinierte Fahrwagen ersichtlich, die Materialien auf einen Arbeitsplatz bef\u00f6rdern bzw. von diesem zu verschiedenen Ausgabestationen transportieren, nach dem ein Roboter einen Arbeitsprozess durchgef\u00fchrt hat.[\/vc_column_text]

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<\/div>[vc_column_text text_style=“subtitle“ css=“.vc_custom_1617784458566{margin-right: 20px !important;margin-left: 20px !important;}“]Abbildung 3: Der Steuerungscode wurde mit den realen Steuerungen an der virtuellen Maschine getestet und optimiert. Zwei Schlitten transportieren Materialien, die von einem Roboter bearbeitet werden. Der Materialtransport ist dank der physikbasierten Simulation in twin m\u00f6glich.[\/vc_column_text]
<\/div>[vc_column_text]Jene Zeit, die in dieser Phase des Projektes zur Optimierung des Steuerungscodes an der virtuellen Maschine investiert wird, wird sp\u00e4ter auf der Baustelle an der realen Maschine eingespart. Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme vor Ort werden dann die Steuerungssysteme mit der realen Maschine gekoppelt. Der Steuerungscode ist dann derselbe \u2013 nur vollst\u00e4ndig getestet und optimiert!<\/p>\n

Ein Ausschnitt des Automatikablaufs realen Inbetriebnahme der Produktionsmaschine ist in Abbildung 4 ersichtlich.[\/vc_column_text]

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