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Digi­ta­ler Zwil­ling zur vir­tu­el­len Inbetriebnahme

Im Zeitalter der Industrie 4.0 ist die Digitalisierung ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung zukünftiger Projekte und innovativer Anlagen. Insbesondere der Einsatz von digitalen Zwillingen kann neue Perspektiven bei der Entwicklung von SPS-Software bieten, wie beispielsweise die Möglichkeit einer virtuellen Inbetriebnahme.

Im Zeit­al­ter der Industrie 4.0 ist die Digi­ta­li­sie­rung ein Schlüs­sel­fak­tor für die Ent­wick­lung zukünf­ti­ger Pro­jek­te und inno­va­ti­ver Anla­gen. Ins­be­son­de­re der Ein­satz von digi­ta­len Zwil­lin­gen kann neue Per­spek­ti­ven bei der Ent­wick­lung von SPS-Soft­ware bie­ten, wie bei­spiels­wei­se die Mög­lich­keit einer vir­tu­el­len Inbetriebnahme.

Tan­guy Gua­ri­no­ni stu­diert Inge­nieur­wis­sen­schaf­ten an der Hau­te Éco­le de la Pro­vin­ce de Liè­ge in Bel­gi­en. Im Rah­men sei­ner Mas­ter­ar­beit bei Qua­li­ty Auto­ma­ti­on erstell­te er einen digi­ta­len Zwil­ling unse­res Fischer­tech­nik Modells um die­se Metho­dik zu erfor­schen und das Inter­es­se an zukünf­ti­gen Anwen­dun­gen die­ser Metho­de zu zeigen.

Als Vor­bild für den digi­ta­len Zwil­ling dien­te eine Fischer­tech­nik Fabrik Simu­la­ti­on. Sie besteht aus den Model­len Sor­tier­stre­cke mit Farb­er­ken­nung, Mul­ti-Bear­bei­tungs­sta­ti­on mit Brenn­ofen, Auto­ma­ti­sier­tes Hoch­re­gal­la­ger und einem Vaku­um Saug­grei­fer. Mit die­sen Sta­tio­nen ist ein geschlos­se­ner Mate­ri­al­kreis­lauf mög­lich. Die Werk­stü­cke wer­den aus dem Hoch­re­gal­la­ger aus­ge­la­gert, in der Bear­bei­tungs­sta­ti­on bear­bei­tet, danach in der Sor­tier­an­la­ge farb­lich sor­tiert und anschlie­ßend wie­der in das Hoch­re­gal­la­ger eingelagert.

Um einen digi­ta­len Zwil­ling zu erstel­len, wur­den zunächst die CAD-Datei­en der Fabrik benö­tigt. Die­se wur­den ver­wen­det, um den Zwil­ling mit dem Sie­mens Pro­gramm CAD/­CAM-Sys­tems NX zu ent­wi­ckeln. Für jedes Ele­ment muss­te ein sog. Mes­hing defi­niert wer­den, eben­so wie die Bewe­gungs­frei­heit, die Geschwin­dig­keit und ande­re wich­ti­ge Dimen­sio­nen.  Zusätz­lich wur­den  alle vor­han­de­nen Sen­so­ren eben­falls nachgestellt.

Der nächs­te Schritt war die vir­tu­el­le Inbe­trieb­nah­me des digi­ta­len Zwil­lings, wel­che mit einer simu­lier­ten SPS durch­ge­führt wur­de. Auf die­se Wei­se konn­te nicht nur die Pro­gram­mie­rung der Steue­rung, son­dern auch die kor­rek­ten Funk­tio­na­li­tä­ten des digi­ta­len Zwil­lings vali­diert werden.

Die Mas­ter­ar­beit beinhal­te­te eben­falls einen direk­ten Ver­gleich der bei­den Sys­te­me. Des Modells, bestehend aus Hard­ware und sei­nem rein vir­tu­el­lem Zwil­ling. Die Ergeb­nis­se die­ses Pro­jek­tes sind durch­aus inter­es­sant und geben uns viel Auf­schluss über die Mög­lich­kei­ten vir­tu­el­ler Inbe­trieb­nah­men. Durch die Digi­ta­li­sie­rung und der kon­ti­nu­ier­li­chen Stei­ge­rung dezen­tra­les Arbei­ten wer­den Simu­la­tio­nen und vir­tu­el­le Zwil­lin­ge in Zukunft eine immer grö­ße­re Rol­le spielen.