Wissen zum Thema Simulation

Wie ist Simulation definiert?

„Simulation ist das Nachbilden eines dynamischen Prozesses in einem System mit Hilfe eines experimentierfähigen Modells, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind.“ SPS Programmierung Automatisierung Österreich

[VDI 3633, Blatt 1, (2015)]

Vor diesem Hintergrund bedeutet simulieren:

  • Mit Hilfe einer Workstation ein Modell zu konstruieren und
  • dieses Modell für Experimente zu verwenden, um
  • daraus kostbare Schlüsse in Bezug auf die Realität zu ziehen.

Simulationsverfahren werden vor allem für mathematische Planungsprobleme eingesetzt, für die weder exakte Lösungsverfahren noch Heuristiken sinnvoll zur Anwendung kommen können. Klassische Anwendungsbeispiele wären Verkehrs-, Wetter- und Klimasimulationen, sowie Flugsimulationen, Rennsimulationen oder Wirtschaftssimulationen.

Für die Sparten Produktion, Logistik, Lagerverwaltung, Verkehrsabläufe und/oder Personenströme, etc. eignet sich insbesondere eine ereignisorientierte Simulation (DES – discrete event simulation).

Im Rahmen der ereignisorientierten Simulation erfolgt der Simulationsfortschritt durch die Abarbeitung einer Liste von Ereignissen (events). Vor diesem Hintergrund spricht man auch von Ablauf- oder Materialflusssimulation.

Dieser Typ Simulationsmodell benutzt die Zeit, um nach statistisch (zufällig) bemessenen Zeitintervallen bestimmte Ereignisse (events) auszulösen, welche ihrerseits den nachfolgenden Systemzustand forcieren.

Die Stärke dieses Simulationsansatzes liegt in der Berücksichtigung des Zufalls, wodurch nach hinreichend hoher Anzahl von Simulationsdurchläufen treffende Aussagen über die zu erwartende Wahrscheinlichkeit der unterschiedlichen Systemzustände gemacht werden können.

Ablaufsimulation Robotik Logistiksimulation Durchsatzoptimierung

In diesem Zusammenhang dient die Ablauf- oder Materialflusssimulation als Unterstützung (Beschleunigung!) für:

  • aufwendige Planungsprozesse,
  • die Projekt-Umsetzung und Realisierung,
  • den Betrieb logistischer Systeme sowie für
  • Marketing und Vertrieb.

Darum werden Ablauf- oder Materialflusssimulationen als Werkzeug zur Optimierung und Prognose von Kennzahlen
in allen Phasen des Lebenszyklus logistischer Systeme eingesetzt.
Das Spektrum dieser Anwendung reicht dabei von spezifischen Teilbereichen von Lagerverwaltung und Produktion
bis hin zu umfänglichen Liefernetzwerken.

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Wie funktioniert Simulation?

Modernen Simulationssoftware-Tools liegen diverse Konzepte zugrunde – eines davon ist ist das Baustein-Konzept, im Rahmen welchem ein Simulationsmodell aus einzelnen Bausteinen zusammengesetzt wird. In diesem Zusammenhang lässt sich jeder Modell-Baustein wie folgt beschreiben:

Simulation Robotik Logistiksimulation Durchsatzoptimierung

Jeder einzelne Modell-Bausteine – sowie die spezifischen Abläufe innerhalb dieses Bausteins – ist in den Gesamtprozess eingebunden, wodurch ein Netzwerk entsteht.

Demzufolge können mit den Modell-Bausteinen und dem Netzwerk unterschiedlichste logistische Systeme abgebildet werden.

Visualisiert werden die Abläufe innerhalb des Netzwerkes – in Abhängigkeit des Anwendungsfalles – mit Hilfe von 2D- oder 3D-Animation.

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Wie nützt man Simulation in der Projekt-Planung?

Unter Zuhilfenahme von Simulations-Tools werden neue (Produktions-)Anlagen unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Planungsparametern (Durchsatz, Durchlaufzeit, Dimensionierungen, Personalbedarf, Leistungsgrenzen, Störeinflüsse, etc.) überprüft.
Überdies schaffen Simulations-Tools die Möglichkeit, die Vor- und Nachteile verschiedener Alternativen hinsichtlich Layout und Setup auf gesicherter Datenbasis zu vergleichen.

✔   Strukturierte Vorgehensweise

In der Regel werden bestehende (Produktions-)Anlagen oder Systeme im Ist-Zustand abgebildet und durch gezielte Modifikationen innerhalb des Simulationsmodells optimiert.

Derart ließe sich unter anderem feststellen, ob der Einsatz einer abgeänderten Steuerungsstrategie zu höherem Durchsatz führen würde – das alles geschieht ohne aktiven Eingriff in die laufende Produktion respektive das bestehende System.

Automation - Robotik Logistiksimulation Durchsatz

✔   Zeit und Kosten sparen!

Deratige Untersuchungen an der realen Anlage vorzunehmen, würde nicht nur immens viel Zeit in Anspruch nehmen, sondern auch Stillstandszeiten und damit Kosten verursachen. Unter Zuhilfenahme eines Simulationsmodells können System-Änderungen dementgegen ohne Einfluss auf den laufenden Betrieb durchgeführt werden.

Der Einsatz von Simulationsmodellen im Planungsprozess stützt Grundsatzentscheidungen bereits bei Planungsbeginn.
Im Zuge dessen wächst das Simulationsmodell bereits im Planungsprozess mit Detaillierungsgrad und Wissensstand, während die iterative Vorgehensweise die Lösungsfindung im Rahmen dieses Prozesses beschleunigt.

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Emulation – Warum ist Simulation in der Realisierungsphase von Vorteil?

Steuerungsprogrammierern dient das Simulationsmodell als Ausgangsbasis und Vorlage im Rahmen der Erstellung der Anlagensteuerung. Dies setzt voraus, dass die realitätsgetreue Abbildung der IT-Struktur im Simulationsmodell berücksichtigt wird.

In einem Lagersystem bestehen etwa folgende klassischen Steuerungsebenen:

  • ERP … Materialbedarfsplanung und Auftragsverwaltung
  • LVS … Lagerverwaltungssystem
  • MFR … Materialflussrechner
  • SPS … Anlagensteuerung(en)

Die Implementierung der Steuerung(en) für das reale System wird durch die detailgetreue Struktur im Simulationsmodell vereinfacht und lässt in weiterer Folge zielgerichtete Fehleranalysen zu.

Sofern das Simulationsmodell darüber hinaus zur virtuellen Inbetriebnahme genutzt werden soll, ist die realitätsgetreue Abbildung der IT-Struktur der Anlage (des Systems) von besonderer Bedeutung, da das betreffende Modell hierauf auf diversen Steuerungsebenen mit dem realen System zusammengeschalten werden kann.

In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff Emulation die Querverbindung/Koppelung des Modells mit der realen Steuerung.
Im Zuge dessen wird die Steuerungslogik der Anlage durch die Logiken des Simulationsmodells ersetzt.

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✔   Emulation verkürzt die Inbetriebnahmezeit

Wie im realen System erfolgt der Informationsaustausch zwischen den Steuerungsebenen auf Telegrammebene. Beim Test der SPS-Ebene besteht im Emulationsmodell nur noch die Hardwarefunktionalität. Im Rahmen der Inbetriebnahme des Lagerverwaltungssystems oder des Materialflussrechners enthält das Modell die unterlagerten Steuerungen.

Hiernach kann eine (Anlagen-)Steuerung schon in Betrieb genommen werden, bevor die reale Anlage existiert.

Emulation macht es darüber hinaus möglich, Steuerungen unter hoher Systemlast zu testen, nachdem Fehler (kritische Situationen) im Simulationsmodell auf Befehl erzeugt werden können. Nicht zu vergessen ist die Möglichkeit der Messwiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit von Fehlern, weil sich das Simulationsmodell im Rahmen unveränderter Bedingungen immer gleich verhält.

Demzufolge verkürzt die Möglichkeit der Emulation nicht nur die Inbetriebnahmezeit einer Anlage auf signifikante Weise. Emulation bedingt darüber hinaus die höhere Qualität der Steuerung, nachdem in kurzer Zeit eine Vielzahl von Szenarien getestet werden können, die im Live-Betrieb lediglich vereinzelt und unregelmäßig auftreten werden.

Sofern Steuerungen eines existierenden Systems geändert werden, bildet die Möglichkeit der Emulation einen nennenswerten Grundpfeiler für den störungsarmen Übergang zur erneuerten Steuerung.
Überdies kann das Emulationsmodell im Zuge der Realisierungsphase zu Schulungszwecken für das Bedienerpersonal eingesetzt werden.

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Wozu dient Simulation im laufenden Betrieb?

✔   Steuern Sie Ihr Unternehmen aus dem virtuellen Cockpit

Simulation als Prognosewerkzeug – „simulationsgestützter Leitstand“

Unterschiedliche Taktiken für Auftragsreihenfolgen, Losgrößen oder Maschinenbelegungen können mit Hilfe eines Simulationsmodells bereits weit vor dem Beginn des Tagesbetriebes analysiert und verifiziert werden.

Insofern liefert eine vorausschauende Analyse des Tagesprogramms Aufschlüsse über Ausmaß und Notwendigkeit von

  • Bereitstellung von Betriebsmitteln und Personal, über
  • Auftragsdurchlaufzeiten sowie über die
  • Anlagen-Auslastung.

Die Suche nach der besten Taktik wird über das Simulationsmodell durch Optimierungsverfahren und/oder Heuristiken, unterstützt.
Vor diesem Hintergrund wir ein Simulationsmodell auch als „simulationsgestützter Leitstand“ bezeichnet.

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Gleichlaufend dazu bietet das Simulationsmodell qualitative Kennzahlen an, anhand derer die Suche nach der besten Taktik beurteilt werden kann.

✔   Nutzen Sie Simulation als Betreibermodell

Nachdem die Prozesslandkarte der bestehenden Abläufe (der Ist-Prozess) im Modell bereits abgebildet wurde, kann ein Simulationsmodell nach Abschluss eines Neuplanungs-Projektes unter anderem dazu eingesetzt werden, um

  • zukünftige Prozessanpassungen (u.a. die Integration neuer Produkte und/oder Produktvarianten in den bestehenden Fertigungsprozess), oder
  • die Abwicklung der Logistik (u.a. durch einen externen Dienstleister und/oder für Neukunden)

zu analysieren. Auch in diesem Zusammenhang ist das Simulationsmodell dem herkömmlichen Projektplanungsprozess, was die Analysegeschwindigkeit, die Variabilität der Lösungs-Vorschläge und -Alternativen sowie die Daten- und Fakten-basierte Verifikation der Lösungsansätze betriff, um Meilen voraus.

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Wie gestaltet sich das Kosten-Nutzen-Verhältnis einer Simulation?

Simulationsmodelle unterstützen die objektive Gegenüberstellung von Lösungsalternativen. Vor diesem Hintergrund werden Kausalitätskaskaden aufgezeigt. Dieser Umstand ist nicht nur im Zusammenhang mit der Planung neuer sondern auch im Zuge der Optimierung bestehender Prozesse mit hohem Komplexitätsgrad unabdingbar.

✔   Simulation zahlt sich aus

Im Rahmen der Planung kostenaufwendiger Anlagen (u.a. Karosseriebau der Automobilindustrie) gestaltet sich das Kosten-Nutzen-Verhältnis wesentlich deutlicher zugunsten der Simulation, als das vom VDI bezifferte Verhältnis von 1:6. Während die Aufwände im Rahmen der Planungsphase zunächst steigen, sinken sie in der Betriebsphase aufgrund des geringeren Nachbesserungsbedarfs erheblich.
In Ausnahmefällen kann beobachtet werden, dass die Simulation die Planung bestätigt, womit kein nennenswertes Verbesserungspotenzial festgestellt werden kann.

MES Durchsatzoptimierung Produktionssimulation Produktionsdurchsatz

MES Durchsatzoptimierung Produktionssimulation Produktionsdurchsatz

Abbildung 6.1: Der weltgrößte Segment Caster von Inteco im 2D Planungs-Layout (links) und im 3D Simulationslayout (rechts).
Umgesetzt wurde die Simulation mit der Softwarelösung Tecnomatix Plant Simulation von Siemens.

✔   Folgende Kriterien bestimmen den Einsatz einer Simulation:

  • Kann der Planungsprozess ebenso wie die Verifikation und Absicherung der Prozessplanungs-Inhalte durch alternative,
    weniger anspruchsvolle Methoden erfolgen?
  • Welcherart gestalten sich die Kosten in Relation zur Investitionssumme?

➥   Für ein Simulationsprojekt beziffern wir den Kostenanteil bei 1% bis 2% der veranschlagten Investitionssumme des gesamten Projektes.

  • In welchem Ausmaß gestalten sich die erwarteten Optimierungspotenziale?

➥   Im Zusammenhang mit der Auslegung eines fahrerlosen Transportsystems, haben wir festgestellt, dass die Einsparung eines einzigen Fahrzeugs die Kosten für die Simulation zu decken vermag.

  • Wie gestalten sich die Risiken (Planungsfehler, Dimensionierungsfehler, Fehler in der Prozessgestaltung sowie in der Prozessumsetzung, etc.) innerhalb des geplanten Systems?

➥   Am Beispiel des oben dargestellten Segment Casters konnten wir im Kontext unserer Simulationsstudie (niedriger 5-stelliger Investitionsaufwand) unter Beweis stellen, dass der Prozessablauf mit der obigen Auslegung (2 Segment Caster) wesentlich effizienter vonstatten läuft, als dies mit 3 Segment Castern (ursprüngliche Planung – sehr hoher 7-stelliger Investitionsaufwand) der Fall gewesen wäre.
Ergänzend dazu haben sich im genannten Projekt überaus positiv zu vermerkende Effekte bezüglich des Zeitaufwandes im Rahmen der Anlageninbetriebnahme ergeben.

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Wie gelingt der Einstig ins Thema Simulation?

Bevor der Beschluss gefasst wird, eine Simulationsstudie zu realisieren, sollte abgeklärt werden, ob alle Voraussetzungen für eine erfolgreiche Projekt-Umsetzung gegeben sind. In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, sich schon im Rahmen dieser Grundsatzentscheidung an einen qualifizierten Simulationsexperten zu wenden, sofern bislang keine Erfahrungen mit Simulationstools gemacht wurden.

In diesem Zusammenhang sind klare Antworten auf die Fragestellungen

  • Soll das Simulations-Know-how intern aufgebaut werden?
  • Ist es wesentlich zielführender, einen externen Simulationsexperten zu beauftragen?

von entscheidender Bedeutung.

Die Überprüfung nachfolgender Kriterien kann die Entscheidungsfindung erleichtern:

  • Stehen ausreichend personelle Kapazitäten zur Verfügung?

➥   Gemäß unserer Erfahrung ist es ratsam, mindestens 2 Mitarbeiter (dauerhaft) auf die Thematik anzusetzen.

  • Aufbau von internem Know-how oder Zukauf eines externen Simulationsdienstleisters – wie verhalten sich die Kosten?

➥   Hier empfehlen wir eine Kostengegenüberstellung von Softwarebeschaffung, Schulung, Einarbeitungszeit und Umsetzungsaufwand vs. Kosten des externen Dienstleisters.

Logistiksimulation Durchsatzoptimierung Produktionssimulation Produktionsdurchsatz

  • Steht in Aussicht, Simulationsstudien auch in den folgenden (2-3) Jahren durchzuführen?

➥   Besteht der Bedarf für Simulationslösungen über die gegenwärtige Problemstellung hinaus?

➥   Werden ungefähr 2 Mitarbeiter von diesen Aufgaben ausgelastet sein?

  • Überdies empfehlen wir zu beachten, dass mangelnde Erfahrung im Umgang mit Simulationstools (sowie mit dem Thema Simulation als solches) die Wahrscheinlichkeit für Modellierungsfehler auf eklatante Weise erhöht und nebenher zu wesentlich längeren Projektlaufzeiten führt.
  • Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Simulationsdienstleister im Rahmen des ersten Projektes empfiehlt sich sonach selbst bei geplantem Aufbau internen Simulations-Know-hows. Nebenher wird der Wissenstransfer auf die Einsteiger in das Thema Simulation gewährleistet.
  • Im Rahmen des Kooperationsmodells „verlängerte Werkbank“ wird sowohl die Entwicklung als auch die Implementierung der Simulationsmodelle von externen Experten übernommen. Ergänzend dazu wird ein hausinterner Mitarbeiter mit der Abwicklung von Simulationsprojekten betraut gemacht und in der Modell-Bedienung geschult.

✔   Simulationssoftware – Eine lohnende Investition für Ihr Unternehmen

Hersteller von Simulationssoftware bieten in der Regel eine Probeinstallation oder die Möglichkeit der zeitlich begrenzten Software-Miete an.
Im Zuge des Umgangs mit einem Probe-Softwarepaket lassen sich rasch Vor- und Nachteile identifizieren. Überdies lässt sich umgehend feststellen,
ob die in Frage stehende Software Ihre individuellen Anforderungen erfüllt.

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➤   Das sollten Sie beim Erwerb von Simulationssoftware berücksichtigen:

  • Bietet die Software die richtigen Lösungen und Optionen für Ihren Anwendungsbereich?
  • Aus welchen Systemen/Quellen sollen Daten in das Simulationsmodell übernommen werden?
  • Welche Voraussetzungen bringt der Software-Anwender mit?

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✔   Ihr Weg zum richtigen Dienstleister – Entscheidende Kriterien für die Wahl des geeigneten Partners

  • Hat der Anbieter komplexe Prozesse bislang nicht nur skizziert und modelliert sondern auch im realen Anwendungsfall erfolgreich implementiert?
  • Kann der gewählte Partner Erfahrungen in der spezifischen Branche aufweisen?
  • Verwendet der Dienstleister branchenorientierte Bibliotheken und standardisierte Systeme?
  • Wird der Know-how-Transfer auf Ihr Unternehmen sichergestellt?
  • Wer wird die Projektleitung auf Seiten des Dienstleister übernehmen?

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Welche Grenzen existieren im Zusammenhang mit Simulation?

Jahrelange Erfahrung mit der Modellierung und der Live-Implementierung komplexer Prozessabläufe sowie die möglichst hohe Übereinstimmung des Simulationsmodells mit den real existierenden Abläufen ist dafür vonnöten, um brauchbare Simulationsergebnisse zu erhalten.

Insofern wird die Realitätstreue eines Simulationsmodells durch nachfolgende Faktoren bestimmt:

✔   Qualität der Daten

➥   Die Güte der Eingangsdaten bestimmt die Präzision der Resultate.
Demnach sollten die Simulationsdaten mit größter Sorgfalt erhoben und aufbereitet werden.

✔   Qualität der Modellierung – Modellstruktur

➥   Branchenübergreifendes Verständnis für komplexe Prozesse in Kombination mit gelebter Erfahrung in Automatisierungsprojekten
ist unabdingbar für die Strukturierung der dem Modell unterliegenden Logiken.
Die Modellierung wird in der Regel durch die Bausteinbiblitheken der Simulationssoftware unterstützt.

✔   Qualität des Modells – Detaillierungsgrad

➥   Nicht nur die Ausgestaltung der Modellstruktur sondern auch die Wahl des geeigneten Detaillierungsgrades verlangen immens
viel Erfahrung im Aufbau von Simulationsmodellen.
Dimensionsreduktion ohne signifikaten Informationsverlust ist der Schlüssel zum Ziel.

✔   Definition von Störgrößen und stark schwankender Parameter

➥   Im Gegensatz zu statischen Planungsverfahren, im Rahmen welchen schwankende Prozessparameter über Mittelwerte (pauschalisierte Fehlerkorrektur) berücksichtigt werden, können Simulationsmodelle Intervalle für Ergebnisse liefern, die unter dem Einfluss zufällige variierender Dynamiken stehen.
Um Störungen durch zufällig schwankende Einflussgrößen zu berücksichtigen, entfernen sich Simulationsmodelle mit Hilfe von Zufallsgeneratoren von pauschalisierten Annahmen und suchen den Weg zur Realität.

Was ist ein Digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling ist ein digitales Abbild eines Gegenstandes oder eines Prozesses, der nicht notwendigerweise real existieren muss.

Besagtes digitales Gegenstück ermöglicht es, neue Produkte, Prozesse oder Maschinen in der virtuellen Welt zu entwerfen oder zu konzipieren.
Wurde dieses so konzipierte Produkt (oder ein Prozess) schließlich ins Leben gerufen, liefert es dank zahlreicher Sensoren Unmengen von Daten an den digitalen Zwilling.

Damit lassen sich bereits im Produktentwicklungsprozess

  • Herstellungsverfahren testen
  • Produktionsschritte optimieren
  • gesamte Produktionsprozesse validieren, verifizieren und optimieren
  • Wartungseinsätze simulieren
  • Reparaturansätze am digitalen Abbild testen

Simulation Virtuelle Inbetriebnahme Digital Twin Digitaler Zwilling Model in the Loop Hardware in the Loop

Was bedeutet virtuelle Inbetriebnahme?

Unter virtueller Inbetriebnahme (VIBN) versteht man das Einspielen, Testen und Modifizieren von Planungsdaten (Software) auf einer
virtuellen Maschine
(Anlage),

  • noch bevor ein real existierendes Gegenstück zu dieser existiert.
  • bevor die erfolgreich getestete Software auf die reale Maschine übertragen wird.

Als Basis für die VIBN dient eine 3D-Simulation, welche das Verhalten der Maschine detailgetreu nachbildet.
Die 3D-Simulation kann nicht nur auf einzelne Roboter und/oder Maschineninseln sondern auf gesamte Fabriksanlagen übertragen werden.

Folgende technische Gimmicks gehen mit der VIBN einher:

  • Abbildung komplexer Zusammenhänge hinsichtlich Materialfluss und Robotersteuerung
  • Optimierung der Produktionsplanung
  • Verkürzung der Inbetriebnahmezeit
  • geringere Entwicklungs- und Realisierungsaufwände
  • Sicherung der Prozess- und Produktqualität
  • Reduktion von Produktionskosten

Simulation Virtuelle Inbetriebnahme Digital Twin Digitaler Zwilling Model in the Loop Hardware in the Loop

Virtuelle Inbetriebnahme vs. altbewährte Automatisierungsansätze

Im Gegensatz zu althergebrachten Automatisierungsansätzen steht die zu betrachtende Anlage (der zu betrachtende Prozess) im Rahmen der VIBN bereits zu Beginn der Engineering-Phase virtuell zur Verfügung.
Demzufolge kann die Software-Entwicklung inklusive aller Systemtests mit realen Feldbussen in Steuerungsechtzeit erfolgen.

Darüber hinaus können Szenario-Tests für die vorgesehenen Produktionsabläufe (resp. Prozessabläufe) bereits vor der Inbetriebnahme durchexerziert werden (Fehlerannulierung).

Nachstehende Grafik veranschaulicht die bestehenden Vorteile im Detail:

Virtuelle Inbetriebnahme Digital Twin Digitaler Zwilling Model in the Loop Hardware in the Loop

Software in the Loop, Hardware in the Loop, Model in the Loop

✔   Software in the Loop (SIL) im Rahmen der virtuellen Inbetriebnahme

  • Projektbezogene Software wird anhand einer Simulation der Hardware-Umgebung getestet.
  • Die direkte Kommunikation mit der virtuellen Hardware-Umgebung findet über Softwareschnittstellen statt
    (vgl. Hardware in the Loop: Kommunikation via elektrischer Schnittstellen).
  • Programmcodes werden evaluiert und optimiert, bevor die projektierte Hardware-Umgebung physisch eingerichtet wurde.

Virtuelle Inbetriebnahme Digital Twin Digitaler Zwilling Software in the Loop Hardware in the Loop

✔   Hardware in the Loop (HIL) zur Optimierung Ihres Produktionsprozesses

  • Aufbau einer virtuellen Anlage aus virtuellen Komponenten (Stichwort: digitaler Zwilling)
  • Systemtest Hardware-in-the-Loop:
    die virtuellen Maschinenkomponenten sind in jeglicher Hinsicht mit den realen Komponenten identisch
    (dies betrifft: Schnittstellendefinition, Parameterübergabe, Betriebsart, etc.).
  • Die virtuelle Inbetriebnahme inkludiert Steuerungsechtzeit ( harte Echtzeit 1ms)
    und liefert die erforderlichen „Factory Acceptance Tests“.

Virtuelle Inbetriebnahme Digital Twin Digitaler Zwilling Model in the Loop Hardware in the Loop

✔   Wie funktioniert HIL und warum macht virtuelle Inbetriebnahme in Kombination mit HIL Sinn?

Nachfolgende Grafik verrät Ihnen alle wichtigen Details:

Virtuelle Inbetriebnahme Digital Twin Digitaler Zwilling Model in the Loop Hardware in the Loop

✔   Was ist ein Factory Acceptance Test?

  • Alle an die Anlage gestellten Anforderungen werden anhand von realen Produktionsdaten getestet.
  • Die Evaluierung der Anlagen-Performance erfolgt im Zusammenspiel mit dem übergeordneten Leitrechner(-system).
  • Via digitalem Zwilling werden sämtliche Feldbus-Teilnehmer diagnostiziert.
  • Eine umfängliche Systemdiagnose (Ausbringungsmengen, Taktzeiten, etc.) geschieht durch die virtuelle Anbindung des digitalen Zwillings an die Leitrechenzentrale.

✔   Model in the Loop (MIL) im Rahmen der virtuellen Inbetriebnahme

Hinter dem Bergriff versteckt sich ein dynamischer Test, der unter Verwendung eines Simulationsmodells des Systems (eingebettetes System) in einer simulierten Umgebung durchgeführt wird.

Vor diesem Hintergrund wird das Simulationskonzept Model in the Loop (MIL) in der frühen Entwicklungsphase der Modellierung im Bereich der modellbasierten Softwareentwicklung angewandt.
Im Idealfall kommunizieren eingebettete Systeme mit ihrer Umwelt/Umgebung und erwarten Sensor-Eingangssignale, wodurch das physikalische (reale) System stimuliert werden kann.

Von Model in the Loop Simulation spricht man nun in diesem Zusammenhang genau dann, wenn das eingebettete System (Modell) in einer Schleife zusammen mit dem Umgebungsmodell simuliert wird. Hiernach ist MIL eine überaus kostengünstige Möglichkeit, um Algorithmen für eingebettete Systeme zu testen.

Erst in nachfolgenden Entwicklungsstufen werden die Konzepte Software in the Loop (SIL) oder Hardware in the Loop (HIL) angewandt.

  • Projektierung – Konfiguration der Anlage
  • Konzeptentwicklung – Festlegen und Prüfen der Interaktionen
  • Code-Generierung
  • Virtuelle Inbetriebnahme
  • Softwareregressionstest (inkl. Störszenarien und Feldbus)
  • Digitaler Zwilling (Serviceunterstützung, Schulung, etc.)

Virtuelle Inbetriebnahme Digital Twin Digitaler Zwilling Model in the Loop Hardware in the Loop

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