Erkundung der virtuellen Anlage:Wie die virtuelle Inbetriebnahme die Systemintegration unterstützt

Jede Anlage hat ihren einzigartigen Lebenszyklus, in dem sich sowohl die Ausrüstung als auch die Mitarbeiter im Laufe der Zeit weiterentwickeln. Industrie 4.0 hat diese Entwicklung mit neuen Technologien beschleunigt, die zu erhöhter Produktivität, verbesserter Effizienz und geringeren Kosten führen. Hier, Nick Boughton Digital Lead beim Systemintegrator Boulting Technology , erläutert das Konzept der virtuellen Inbetriebnahme und deren Vorteile bei der Installation neuer Anlagenteile.

Die Simulation von Leitsystemen reicht bis in die 1970er Jahre zurück, als Lampen und Schalter verwendet wurden, um Anlagensignale zu simulieren. Der Nachteil dieses Prozesses war, dass die Simulation nur zum Testen mit den Ein- und Ausgängen des Systems verdrahtet werden musste und es keine Logik um die Lampen und Schalter gab.

Mitte bis Ende der 1980er Jahre wurden softwarebasierte Simulationen eingeführt, entweder als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder auf einem separaten PC, auf dem die Simulation ausgeführt wurde. Obwohl dieser Prozess weit besser war als die einfachen Lampen und Schalter der 1970er Jahre, da es möglich war, die Bildschirme Human Machine Interface (HMI) oder Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) zu verwenden, um die Prüfung zu visualisieren, war es immer noch nicht perfekt.

Diese Simulationen waren auf die Integrität des verwendeten Modells angewiesen, das getrennt vom SPS-Code konfiguriert werden musste – was zusätzlichen Aufwand bedeutete, der sowohl Zeit als auch Geld kostete. In den letzten Jahren haben die Technologien des Industrial Internet of Things (IIoT) die Softwaresimulationen einen Schritt weiter gebracht und viele dieser Probleme mit der Einführung der virtuellen Inbetriebnahme angegangen.

Visualisierung des Systems

Virtuelle Inbetriebnahme ist die Erstellung einer digitalen Kopie einer physischen Fertigungsumgebung. Der Prozess beinhaltet den Einsatz von Simulationstechnologie, um neue Geräte zu testen und Änderungen an bestehenden Systemen in einer virtuellen 3D-Umgebung vorzunehmen, bevor sie in der physischen Anlage vorgenommen werden.

Sobald die Simulation programmiert ist, kann jeder Aspekt des Systems in einer virtuellen Welt getestet werden, um sicherzustellen, dass sich alle anderen Systeme in der Anlage bei der physischen Installation korrekt in sie integrieren. Sollten weitere Änderungen erforderlich sein, können diese in der Simulation vorgenommen und getestet werden.

Im Gegensatz zu den Simulationen der 1970er und 1980er Jahre verwendet die virtuelle Inbetriebnahme ein Modell, das im Rahmen der Auslegung der Anlage entwickelt wurde und keine Simulation der Anlage, sondern eine digitale Nachbildung darstellt.

Mit dem Konzept des digitalen Zwillings können wir jetzt die Dynamik der gesamten Anlage in Betrieb nehmen und nicht nur ein einzelnes Gerät. Prozessfehler können erkannt, diagnostiziert, behoben und sofort in die entsprechenden Elemente des Kontrollsystems integriert werden.

Körperliche Vorteile

Das Testen von Geräten und Systemen in einer simulierten Umgebung bietet eine Reihe von Vorteilen. Viele automatisierte Systeme werden von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) gesteuert, die es Werksleitern ermöglichen, wichtige Prozesse zu ändern. Wenn diese Änderungen eintreten, müssen die Ingenieure die Produktion stoppen und die Systeme herunterfahren.

Durch digitale Tests, bevor physische Änderungen vorgenommen werden, können Werksleiter Fehler erkennen und beheben, die bei der Integration der SPS in die größere Anlage auftreten können. Dies minimiert potenzielle Risiken wie Produktionsausfälle, verkürzt die Integrationszeit und spart Geld, das möglicherweise für die Korrektur von Fehlern ausgegeben wurde.

Eine automatisierungslastige Anlage ist der ideale Kandidat für die virtuelle Inbetriebnahme. Im Gegensatz zu einer buchstäblichen Evolution, bei der eine biologische Population überraschend auf unvorhergesehene Reize reagiert, können wir die Ergebnisse jedes Mal genau vorhersagen. Das einzige unvorhersehbare Element ist das menschliche, weshalb es sich lohnt, einen Experten hinzuzuziehen, der Sie sowohl in der Design- als auch in der Implementierungsphase unterstützt.

Durch die Implementierung der virtuellen Inbetriebnahme in den Planungsprozess einer Anlage können fast unmittelbare Vorteile erzielt werden. Seine Fähigkeit, unvorhergesehene Herausforderungen zu erkennen und zu mindern, bevor sie sich auf die Anlage auswirken, macht die virtuelle Inbetriebnahme zu einem wichtigen Werkzeug für Hersteller. Wir bei Boulting Technology erwarten, dass in naher Zukunft mehr Werksleiter das Konzept übernehmen werden, um die einzigartige Entwicklung jedes Werks zu einem reibungsloseren und profitableren Prozess zu machen.

Der Autor ist Nick Boughton Digital Lead beim Systemintegrator Boulting Technology.