Wie verbessere ich meinen Entwicklungsprozess mit der virtuellen Inbetriebnahme? Erfolgreiche Evaluierung mit EKF Automation

Im Rahmen des Projekts „Evaluierung der virtuellen Inbetriebnahme zur Verbesserung des Entwicklungsprozesses und zur Verringerung von Inbetriebnahmezeiten von Automatisierungslösungen“ hat das Fraunhofer IWU gemeinsam mit der EKF Automation GmbH untersucht, wie sich die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) als durchgängige Methode im Entwicklungsprozess eines mittelständischen Automatisierungsunternehmens etablieren lässt. Wir geben Ihnen einen Einblick in die Ergebnisse der praxisnahen Evaluationsphase und den erfolgreich durchgeführten Abschlussworkshop.

Virtuelle Inbetriebnahme als Schlüsseltechnologie im Engineering

Steigende Anforderungen an Produktivität, Flexibilität und Qualität sowie die zunehmende Komplexität vernetzter Automatisierungssysteme stellen den Maschinen- und Anlagenbau ebenso vor große Herausforderungen wie der wachsende Zeit- und Kostendruck und der zunehmende Fachkräftemangel. Vor diesem Hintergrund gewinnt die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) als digitale Schlüsseltechnologie im Engineering an Bedeutung: Maschinen und Anlagen werden bereits vor ihrem physischen Aufbau als digitale Modelle mit Steuerungskopplung realitätsnah abgebildet und simuliert, was frühzeitige Tests und Validierungen von Funktionsabläufen und Steuerungslogiken ermöglicht. Praxiserfahrungen zeigen, dass sich mit dieser Methode ein Großteil potenzieller Fehler bereits vor der realen Inbetriebnahme identifizieren und beheben lässt – mit positiven Effekten auf Entwicklungszeit, Risiko, Kosten und Energiebedarf.

Sie möchten mehr über die VIBN erfahren? Weitere interessante Beiträge zur VIBN finden Sie hier:

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• https://www.kognitive-produktion.de/virtuelle-inbetriebnahme-eine-erfolgreiche-roadshow/
• https://www.kognitive-produktion.de/entweder-oder-nicht-mit-uns-ist-es-moeglich-ein-universell-einsetzbares-vibn-modell-fuer-vielseitigste-problemstellungen-zu-erstellen/
• https://www.kognitive-produktion.de/innovative-robotersysteme-ohne-hardware-geht-nicht-geht-doch-dank-methoden-der-virtuellen-inbetriebnahme/
• https://www.kognitive-produktion.de/virtuelle-inbetriebnahme-sicherheitsueberpruefung-mit-einem-digitalen-zwilling/

Zur belastbaren Entscheidungsgrundlage für den Mittelstand: Strukturierte Evaluierung der virtuellen Inbetriebnahme zur Integration in den Entwicklungsprozess

Ziel des Projekts bei war die Konzeption und Vorbereitung eines durchgängigen, praxistauglichen VIBN‑Prozesses, der auf die Anforderungen, Strukturen, Projekttypen und Ressourcen eines mittelständischen Automatisierungsunternehmens, wie EKF Automation zugeschnitten ist. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWU wurden dazu in einem Workshopformat zunächst die bestehenden Entwicklungs‑ und Inbetriebnahmeprozesse analysiert und potenzielle Einsatzfelder der VIBN identifiziert.

Darauf aufbauend wurden zentrale Anforderungen an die virtuelle Inbetriebnahme definiert – unter anderem hinsichtlich der Integration in bestehende Abläufe im Entwicklungsprozess, der Schnittstellen zu bereits eingesetzten Engineering‑ und Steuerungstools, der Modellierungsaufwände, der Bedienbarkeit und der Wiederverwendbarkeit von Modellen. Als praktischer Anwendungsfall diente eine automatisierte Roboterzelle, die in verschiedenen Ausbaustufen als digitales, steuerungsgekoppeltes Anlagenmodell umgesetzt wurde. In zwei etablierten VIBN‑Tools wurden darauf aufbauend virtuelle Inbetriebnahme‑Szenarien realisiert, verglichen und in einem Benchmark bewertet. Der entstandene Proof‑of‑Concept lieferte EKF Automation eine fundierte Grundlage für die strategische Entscheidung zur Einführung der VIBN und welche VIBN‑Ausbaustufe in welchem Werkzeug den größten Nutzen für typische Kundenprojekte verspricht.

Abschlussworkshop: VIBN erleben, ausprobieren, bewerten und einordnen

Ein zentraler Baustein des Projekts war der im März durchgeführte Abschlussworkshop, in dem die Ergebnisse der Evaluierungsphase zusammengeführt, diskutiert und praktisch erlebbar gemacht wurden. Ziel des Workshops war es, die VIBN aus unterschiedlichen Perspektiven zu betrachten – von der Einordnung der VIBN in die aktuellen Entwicklungsprozesse bei EKF Automation bis hin zur besseren Abschätzung der realistischen Potenziale und des Modellierungsaufwandes für digitale, steuerungsgekoppelte Anlagenmodelle.

Nach einer gemeinsamen Rekapitulation der Ist‑Situation wurden die entwickelten VIBN‑Modelle der automatisierten Roboterzelle vorgestellt und deren Aufbau, Modellierungstiefe und Funktionalität erläutert. Besonderer Wert wurde auf die aktive Einbindung der Teilnehmenden gelegt: In einer umfangreichen Hands‑On‑Phase konnten die VIBN‑Modelle ausprobiert, typische Modellierungs- und Inbetriebnahmeszenarien durchgespielt und Unterschiede zwischen den eingesetzten Tools direkt erfahren werden. Die Ergebnisse des durchgeführten Tool-Benchmarks machten deutlich, welche Stärken und Grenzen die betrachteten VIBN‑Lösungen besitzen – etwa hinsichtlich Echtzeitfähigkeit, Modellierungsaufwand oder Integrationsmöglichkeiten. Darauf aufbauend wurde gemeinsam eine mögliche VIBN‑Einführungsstrategie für EKF Automation erarbeitet. Insgesamt bestätigte die Evaluierung, dass die VIBN bei EKF Automation insbesondere in der frühen Funktions‑ und Logikvalidierung ein hohes Potenzial bietet, indem Iterationsschleifen vermieden und die Fachdisziplin-übergreifenden Kommunikation, Zusammenarbeit und Datenkonsistenzsicherung nachhaltig verbessert werden.

Perspektiven und nächste Schritte

Nach dem erfolgreichen Proof-of-Concept zur Integration der VIBN im Entwicklungsprozess sind die nächsten Schritte der Roadmap klar definiert. Geplant sind die gemeinsame, VIBN‑unterstützte Umsetzung eines Pilotprojekts sowie die Entwicklung einer unternehmensspezifischen Kompetenz‑ und Ausstattungsstrategie. Damit schafft EKF Automation die Grundlage, die virtuelle Inbetriebnahme schrittweise, zielgerichtet und nachhaltig im Unternehmen zu etablieren.

Sie möchten selbst die Möglichkeiten der VIBN ausgiebig testen? Wir unterstützen Maschinen und Anlagenbauer bei der Entscheidung, ob und wie die VIBN in den eigenen Entwicklungsprozess integriert werden kann und so ihre Vorteile optimal genutzt werden können.

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Headerbild: © Fraunhofer IWU
Autor: Tobias Krüger