Virtuelle Inbetriebnahme

Die Entwicklung und Inbetriebnahme neuer Software kann ein langwieriger und mit Risiken behafteter Prozess sein. Insbesondere, wenn die Software kritische Aufgaben in einem realen System erfüllen muss, sollte man Mechanismen implementieren, die den Prozess beschleunigen und absichern. Die Virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) ist eine Möglichkeit, genau das zu tun. Dazu gehört das Einspielen, Erproben und Ändern von Planungsdaten zuerst auf einer virtuellen Maschine. Da diese genau dieselben Eigenschaften wie die reale Maschine hat, bezeichnet man sie auch als digitalen Zwilling. Nachdem Programme, Logik und Daten so erfolgreich getestet wurden, können sie real eingespielt werden – mit deutlich geringerem Risiko.

Die Vorteile virtueller Inbetriebnahme

Als Grundlage für die virtuelle Inbetriebnahme dient eine 3D-Simulation, die das Verhalten einer realen Maschine, einer Anlage oder Roboteranwendung einschließlich des Materialflusses abbildet. Verschiedene Frameworks und Programme stellen virtuelle Komponenten, wie Sensoren und Aktoren, aber auch Pressen, Roboter, Förderbänder und andere Bestandteile einer Fabrik zur Verfügung. Mit diesen kann nicht nur eine Maschine oder ein einziger Workflow, sondern sogar die gesamte Fabrik simuliert werden – in diesem Fall spricht man von einer virtuellen Fabrik. Eine solche virtuelle Fabrik ermöglicht es, komplexe Zusammenhänge zwischen Faktoren wie Materialfluss und Robotersteuerung zu verstehen und zu optimieren.

Die virtuelle Inbetriebnahme bringt viele Vorteile mit sich. Der größte liegt auf der Hand: Unvorhergesehene Fehler werden frühzeitig aufgedeckt, auch wenn sie durch die eigene Testabdeckung des Programms vielleicht nicht aufgefallen wären. Das spart auf lange Sicht Kosten – denn Fehler im Live-Betrieb eines Systems können schnell teuer werden. Das ist allerdings nicht der einzige Vorteil. Auch die Zeit für den Entwicklungsprozess und die Inbetriebnahme wird verkürzt, denn technische Fragen und Probleme können bereits sehr früh im Projekt geklärt werden. Fehlerhafte Konstruktionen und Pläne sind insbesondere in späteren Projektphasen ein großes Hindernis und haben weitreichende Auswirkungen. Je früher ein Test in einer zur Produktivumgebung ähnlichen Maschine durchgeführt werden kann, umso besser. Dadurch steigt die Mitarbeitermotivation, denn diese erhalten direktes visuelles Feedback und haben einen erleichterten Design-, Implementierungs- und Testprozess.

Daneben ermöglicht der digitale Zwilling mit Hilfe von Hardware-in-the-Loop das Digital Engineering, bzw. Simulation Based Engineering. Alle gegenwärtigen und geplanten Prozesse und Betriebsabläufe werden in Echtzeit simuliert, können analysiert und optimiert werden. So ist es beispielsweise möglich, die Software und den Aufbau einer Anlage an die tatsächlich ablaufenden Prozesse anzupassen. An dem virtuellen System können zudem ohne große Risiken und Kosten alternative Lösungsmöglichkeiten entwickelt, eingespielt und getestet werden – beispielsweise neue Ansätze für Automation, die Zusammenführung von Prozessen oder geänderte Workflows. Auch Kapazitäts- und Lasttests, die so in der Praxis nur mit hohem Planungsaufwand durchgeführt werden können, sind nun möglich. Auf Dauer steigert das zum einen die Qualität der Software und zum anderen die Effizienz von internen Prozessen.

Trotzdem ist natürlich zu beachten, dass auch die virtuelle Inbetriebnahme nicht alle Probleme lösen kann – vor allem der Mensch selbst kann nicht hinreichend simuliert werden, und menschliche Fehler wie falsche Verkabelungen oder nicht aktualisierte Standortpläne können im realen Fall immer noch auftreten. Zudem braucht es Vorarbeit, um das 3D-Modell und die Schnittstellen zum Realsystem aufzusetzen. Diese Vorlaufzeit amortisiert sich allerdings recht schnell durch die verbesserte Laufzeit der Projekte selbst.

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Praxiserprobte Werkzeuge

Die virtuelle Inbetriebnahme ist sinnvoll, wenn die reale Maschine oder das reale System sehr komplexe Abläufe aufweist oder für die Inbetriebnahme enge Zeitpläne gelten, die reibungslos eingehalten werden müssen. Auch, wenn der Test einer realen Maschine nur mit teuren Materialien oder hohem Geldaufwand durchgeführt werden kann, sollte man auf einen digitalen Zwilling zurückgreifen, um neue Workflows zu testen und Änderungen einzuspielen. Dazu braucht es einiges an Erfahrung – und wir von CodeWorx helfen Ihnen dabei und nutzen etablierte Softwarelösungen, die auch in der deutschen Automobilindustrie eingesetzt werden.

Seit Jahren arbeiten wir eng mit unseren Kunden zusammen, um individuelle und innovative Softwarelösungen zu entwickeln, die genau Ihren Bedürfnissen entsprechen. Wir haben eine umfassende Expertise in der Beratung und Durchführung von komplexen IT-Projekten. Im Bereich der virtuellen Inbetriebnahme erstellen wir mit Ihnen zusammen Simulationen und Schnittstellen zu Ihrem Live-System, mit denen Sie Ihre Prozesse sowohl in der Entwicklung als auch in der Inbetriebnahme beschleunigen und mit geringem Risiko in die Realität umsetzen können. Dadurch senken Sie zum einen Kosten und steigern zum anderen laufend die Qualität Ihres Systems.