Definition und Zweck:
Virtuelle Inbetriebnahme (engl. Virtual Commissioning) ist ein Prozess in der Automatisierungstechnik, bei dem die Automatisierungssoftware (SPS-Programme, Roboterprogramme, HMI-Projekte) einer Maschine oder Anlage mit einem virtuellen Modell der Maschine oder des Prozesses getestet und optimiert wird, bevor die physische Hardware aufgebaut oder in Betrieb genommen wird.
Das Hauptziel der virtuellen Inbetriebnahme ist es, die reale Inbetriebnahmezeit drastisch zu verkürzen, Fehler frühzeitig im Entwicklungsprozess zu erkennen (wo ihre Behebung am günstigsten ist) und Risiken zu minimieren.
Funktionsweise und Technologien:
- Digitaler Zwilling: Ein präzises digitales Modell der Maschine, das deren Mechanik, Elektrik, Sensorik und Aktuatorik abbildet. Dieses Modell verhält sich wie die reale Maschine.
- Schnittstelle zur Steuerung: Der reale SPS-Code (aus der Engineering-Software wie TIA Portal, TwinCAT) oder eine simulierte SPS (z.B. PLCSIM Advanced) wird mit dem virtuellen Maschinenmodell verbunden. Die SPS steuert die virtuelle Maschine, als wäre es die reale.
- Simulation: Die Software simuliert das dynamische Verhalten der Maschine in Echtzeit.
- Fehlererkennung: Programmierfehler, Designfehler, oder Fehler in der Interaktion zwischen Steuerung und Maschine können im virtuellen Modell erkannt und behoben werden.
- Optimierung: Zykluszeiten, Bewegungsabläufe oder Prozessparameter können in der Simulation optimiert werden.
- Testabdeckung: Ermöglicht umfassendere Tests von Grenzbereichen oder Fehlerzuständen, die in der realen Anlage gefährlich oder schwer zu reproduzieren wären.
- Schulung: Realistische Simulationsumgebung für die Schulung von Bedienern und Wartungspersonal.
Vorteile für Maschinenbauer und Anlagenbetreiber:
- Reduzierung der Inbetriebnahmezeit: Deutliche Beschleunigung des Gesamtprojekts.
- Kostenersparnis: Minimierung von Kosten für Prototypenbau, Reisen, Nachbesserungen vor Ort und ungeplanten Stillstandszeiten.
- Qualitätssteigerung: Höhere Softwarequalität durch gründlichere Tests.
- Risikominimierung: Tests in einer sicheren, virtuellen Umgebung.
- Time-to-Market: Schnellere Markteinführung neuer Maschinen.
Softwaretools wie Siemens SIMIT Simulation, KUKA.Sim, Beckhoff TwinCAT Simulation Manager und PLCSIM Advanced sind zentrale Werkzeuge für die virtuelle Inbetriebnahme.
→ Siehe auch: Simulation, Digitaler Zwilling, SIMIT Simulation, TIA Portal, PLCSIM Advanced, Industrie 4.0
