Entwicklung der virtuellen Inbetriebnahme - Maplesoft Engineering Solutions

Entwicklung der virtuellen Inbetriebnahme


Von Anfang an war das Ziel der virtuellen Inbetriebnahme, zur Lösung von Problemen beizutragen, die auftreten, wenn Fertigungssysteme zur Integration mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zusammengeführt werden. Der Vorteil der Verwendung virtueller Modelle liegt auf der Hand; man kann kostspielige Integrationsprobleme erkennen, bevor das physische System gebaut wird. Um jedoch erfolgreich zu sein, muss das virtuelle Anlagenmodell eine genaue Darstellung des fraglichen Systems sein. Während diese Art von Modellen früher in der Luftfahrt- und Automobilindustrie eine gewisse Bedeutung hatte, fehlte ihre Implementierung auf dem Automatisierungsmarkt. Die Unternehmen brauchten Anlagenmodelle, die sich in ihre SPS-Entwurfsmethoden integrieren ließen - etwas, was durch die frühen Standards der Anlagenmodellierung nicht verfügbar war.

Bereits 1999 versuchten Forscher, virtuelle Inbetriebnahmestrategien zu definieren, die diese erwarteten Vorteile realisieren könnten [1]. Sie beschrieben eine Technik namens "Soft-Inbetriebnahme", die Simulationswerkzeuge mit Hardware-SPSen koppeln und dabei helfen könnte, einen Teil des erwarteten Verhaltens des physikalischen Systems zu debuggen. Obwohl die Technologie fehlte, konnten die Forscher dennoch Erfolge nachweisen. Seit dieser Zeit wurde die allgemeine Steuerungsentwicklung in vier Kategorien eingeteilt [1]:

  • Bei der traditionellen Inbetriebnahme wird das physische System (die Anlage) ohne Unterstützung virtueller Modellierungstechniken gegen die Hardware-Controller getestet.
  • Soft Commissioning (oder Hardware-in-the-Loop (HIL)-Tests), verwendet ein virtuelles Anlagenmodell, das zum Testen der Hardware-Controller verwendet wird.
  • Reality-in-the-Loop testet alternativ simulierte Hardware-Controller gegen ein konstruiertes, physikalisches System.
  • Die virtuelle Inbetriebnahme ist ein Testprozess, bei dem sowohl ein virtuelles Anlagenmodell als auch ein virtuelles Steuerungssystem zur Simulation verwendet werden.

 Virtuelle Inbetriebnahmetechniken sparen bis zu 75 % der Zeit, die für die herkömmliche Inbetriebnahme benötigt wird 2 

Jede dieser vier Strategien erfordert unterschiedliche Technologien, um erfolgreich zu sein. Bereits 2006 zeigten Forscherinnen und Forscher, dass die virtuelle Inbetriebnahme bis zu 75% der Zeit einspart, die für eine traditionelle Inbetriebnahme benötigt wird [2]. Bis 2010 arbeiteten die Forscher noch an verbesserten Methoden, um einen benutzerfreundlichen Ansatz für den Prozess der virtuellen Inbetriebnahme zu ermöglichen [3]. Sie beschrieben die wichtigsten Herausforderungen als 1) die einfache Erstellung ausreichender Anlagenmodelle und 2) die Fähigkeit dieser Anlagenmodelle, mit der SPS-Entwicklungssoftware zusammenzuarbeiten.

Trotz dieser Herausforderungen stehen heute Technologien zur Verfügung, die den meisten Automatisierungsunternehmen eine virtuelle Inbetriebnahme ermöglichen. Heute reduzieren neue Technologien und Software-Integrationen die historischen Hürden, die mit der virtuellen Inbetriebnahme verbunden sind, erheblich.


Weiter: Technologien für die virtuelle Inbetriebnahme


Literaturhinweise

[1] Auinger, F., Vorderwinkler, M. und Buchtela, G. 1999. "Schnittstellengetriebene domänenunabhängige Modellierungsarchitektur für 'soft-commissioning' und 'reality in the loop'", Proceedings of the 1999 Winter Simulation Conference, Phoenix, AZ, USA, 1, S. 798-805.

[2] Zäh, M. F., Wünsch, G., Hensel, T. and Lindworsky, A., 2006. Nutzen der virtuellen Inbetriebnahme: Ein experiment - Use of virtual commissioning: An experiment, ZWF Zeitschrift fuer Wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 101, 10, pp. 595-599

[3] Hoffmann, Peter & Schumann, Reimar & Maksoud, Talal & Premierminister, Giuliano. (2010). Virtuelle Inbetriebnahme von Fertigungssystemen - Eine Bestandsaufnahme und neue

Was ist virtuelle Inbetriebnahme?

Free E-Book:
Virtual Commissioning

See how the people, processes, and technologies associated with virtual commissioning affect manufacturing decisions.

Die Experten von Maplesoft Engineering Solutions können Ihnen bei Ihren Entwurfsprojekten helfen

Fragen Sie uns wie