Als Zulieferer für die Automobilindustrie fertigt Hilite International Inc. mit 1700 Mitarbeitern komplexe Baugruppen wie Nockenwellenversteller, Doppelkupplungsgetriebe oder Ventilbausätze. Dass alle Produktionsanlagen individuell gestaltet sind, macht die Inbetriebnahme sehr zeitaufwendig und fehlerträchtig. Im Rahmen seiner Digitalisierungsinitiative suchte Hilite deshalb nach Möglichkeiten, Aufwand und Risiken bei der Inbetriebnahme deutlich zu reduzieren. Hilite beauftragte Heitec, einen digitalen Zwilling für eine vorhandene Anlage aufzubauen, um die Anwendbarkeit der virtuellen Inbetriebnahme für das Retrofit von Anlagen zu prüfen.
Das virtuelle Modell bildet dabei alle wesentlichen funktionalen Gegebenheiten der Anlage in Echtzeit nach. Mit ihm können auch alle gegenwärtigen und künftigen Betriebsabläufe in Echtzeit getestet und mit der Original-Automatisierungssoftware gesteuert werden. Der Inbetriebsetzer macht vor dem Rechner genau das, was er auch bei der Inbetriebnahme an der realen Maschine machen würde. Das Ergebnis ist eine fehlerfreie Steuerung und eine verkürzte Inbetriebnahmezeit. Da die Anlagen in der Automobilindustrie meist ein- bis zweimal im Produktlebenszyklus konzeptionell umgebaut werden müssen, lohnt sich die Entwicklung eines digitalen Zwillings schon bei der Erstinbetriebnahme. Beim Retrofit kann dann auf die Daten zurückgegriffen werden.
Maschinen virtuell in Betrieb nehmen
Heitec hat mit HeiVM eine Lösung entwickelt, die auf umfangreiche Bibliotheken mit knapp 4000 virtuellen Komponenten (von Robotern und Förderbändern über Automatisierungssysteme bis zu Sensoren und Aktoren) zurückgreift. Die Kernkompetenz der echtzeitfähigen HeiVM besteht hierbei in der projekt- und lösungsbasierten Umsetzung von spezifischen Kundentechnologien in den virtuellen Inbetriebnahmeprodukten. Auch verfügt die HeiVM über entsprechende Kommunikationsmodule, mit denen beispielsweise alle gängigen Emulationen der Robotiksteuerungen angeschlossen werden können.
In einer virtuellen Inbetriebnahme simuliert der digitale Zwilling den Maschinenpark und nicht die Steuerungen. Diese werden in einer Hardware-in-the-Loop-Simulation über die identischen Feldbusschnittstellen wie auch in der Realität an die virtuellen Modelle angeschlossen. Durch die Emulation von Schnittstelle und Anlage in Echtzeit erkennt die Steuerung keinen Unterschied zwischen virtuellem und realem Modell. Will der Automatisierer seine Programme prüfen oder verbessern, so kann er das in seiner gewohnten Steuerungsumgebung umsetzen.
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Foto: Die Anwendung von digitalen Zwillingen im Zusammenspiel mit der Simulation wird Anlagenplanungen sowie das Modernisierungsgeschäft immer mehr bestimmen. Bild: Heitec
Virtuelle Inbetriebnahme dank digitalem Zwilling für Montageanlage
