Der Trend zur dezentralen Automatisierung verändert nicht nur die elektrische Installation von Maschinen und Anlagen, sondern auch die Anforderungen an deren Planung und Inbetriebnahme. Werden Automatisierungskomponenten aus dem Schaltschrank direkt ins Maschinenumfeld verlagert, müssen deren Positionierung, Vernetzung und Zusammenspiel frühzeitig berücksichtigt werden. Murrelektronik setzt deshalb auf einen digitalen Maschinenzwilling, der die virtuelle Planung mit der späteren realen Installation verbindet.
Die Grundlage bildet ein aus CAD-Daten erzeugtes 3D-Modell der Maschine oder Anlage. Darin können beispielsweise Komponenten des dezentralen Automatisierungssystems Vario-X virtuell positioniert, miteinander verbunden und in die Steuerungsarchitektur integriert werden. Unterschiedliche Installationskonzepte lassen sich so vergleichen und hinsichtlich ihrer Funktionalität überprüfen, bevor die reale Maschine aufgebaut wird.
Virtuelle Inbetriebnahme beginnt im Engineering
Ein wesentlicher Vorteil des digitalen Zwillings liegt darin, dass sich Teile der Inbetriebnahme in die Engineering-Phase vorverlagern lassen. Während die Maschine noch konstruiert oder aufgebaut wird, können Steuerungs- und Prozessabläufe bereits in der virtuellen Umgebung getestet werden.
Auch die elektrische Installation lässt sich frühzeitig berücksichtigen. So können Maschinenbauer die Positionierung dezentraler Komponenten, die erforderlichen Verkabelungen und die Anschlusspunkte bereits im digitalen Modell festlegen und auf die jeweiligen Anforderungen abstimmen.
Änderungen an der Architektur oder an einzelnen Funktionen lassen sich zunächst virtuell untersuchen, ohne unmittelbar in die reale Maschine eingreifen zu müssen. Dadurch können Planungsfehler früher erkannt und Optimierungspotenziale ausgeschöpft werden. Nach Erfahrungen aus Kundenprojekten von Murrelektronik kann sich der Zeitaufwand für die Inbetriebnahme vor Ort auf diese Weise um bis zu 70 % reduzieren.
Mit dem digitalen Maschinenzwilling ergänzt Murrelektronik sein dezentrales Automatisierungssystem Vario-X um Möglichkeiten zur virtuellen Planung und Simulation. Die Komponenten lassen sich im digitalen Abbild der Anlage platzieren und mit der Steuerung verbinden. Dadurch kann schon während der Konstruktion überprüft werden, wie sich die gewählte Automatisierungsarchitektur in das Gesamtkonzept der Maschine einfügt.
Murrelektronik unterstützt Maschinenbauer dabei nicht nur mit Hardware, sondern auch mit Applikationsberatung, branchenspezifischen Softwarebibliotheken und Programmierleistungen. Ziel ist es, den Übergang von der klassischen zentralen Schaltschrankinstallation zu einer dezentralen Architektur über den gesamten Engineering-Prozess hinweg zu begleiten.
Digitaler Zwilling unterstützt auch den laufenden Betrieb
Der Einsatz des digitalen Maschinenzwillings muss nicht mit der Inbetriebnahme enden. Wird das virtuelle Modell mit Betriebs- und Prozessdaten der realen Maschine verknüpft, eröffnen sich weitere Anwendungsmöglichkeiten. Dazu gehören unter anderem die Visualisierung von Anlagenzuständen, die Fehlerdiagnose, Remote-Service-Anwendungen und Condition Monitoring.
Auch bei späteren Maschinenanpassungen kann das digitale Abbild genutzt werden. Neue Funktionen, geänderte Prozessabläufe oder unterschiedliche Betriebssituationen lassen sich zunächst virtuell untersuchen und optimieren. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn entsprechende Tests an der realen Anlage mit Produktionsunterbrechungen oder erhöhten Risiken verbunden wären.
Durch die Verbindung von Simulationsmodellen und realen Betriebsdaten entsteht somit eine digitale Informationsbasis, die über die ursprüngliche Konstruktionsphase hinaus nutzbar ist.
Engineering und Betrieb enger verzahnen
Mit seinem Ansatz verfolgt Murrelektronik das Ziel, die dezentrale Automatisierung bereits in der Planungsphase beherrschbarer zu machen. Der digitale Maschinenzwilling dient dabei als Bindeglied zwischen mechanischer Konstruktion, elektrischer Installation, Steuerungsprogrammierung und Inbetriebnahme.
Für Maschinenbauer bedeutet das nicht nur eine zusätzliche digitale Darstellung ihrer Anlagen. Vielmehr können wesentliche Entscheidungen über die Automatisierungsarchitektur getroffen und überprüft werden, bevor Komponenten installiert und miteinander verbunden werden. Damit soll der Wechsel vom zentralen Schaltschrank zur dezentralen Automatisierung planbarer und die spätere Inbetriebnahme effizienter werden.