Simulation als Schlüssel

„Wir müssen also einen Weg finden, eine Maschine über alle Lebensphasen hinweg digital abzubilden“, sagt I. Laasch. „Aus meiner Sicht gibt es dafür nur einen Weg und das ist die Simulation.“ In der virtuellen Simulationsumgebung entsteht ein digitaler Zwilling der Maschine. Mit ihm lassen sich das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten während der Entwicklung überprüfen sowie eine virtuelle Inbetriebnahme der Maschine durchführen.

Dazu stehen dem Maschinenbauer eine Vielzahl unterschiedlicher am Markt angebotener Simulationstools zur Verfügung. Das Angebot erstreckt sich von Tools für die Hardware- und Maschinensimulation bis hin zur Prozesssimulation. Um seinen Kunden innerhalb der eigenen Systemwelt eine möglichst große Flexibilität zu bieten, arbeitet B&R seit vielen Jahren mit unterschiedlichen Simulationsexperten zusammen. Ihre Simulationswerkzeuge wurden in das B&R Automation Studio eingebunden. „Mit unseren Partnern, wie Mathworks, Maplesoft, Machineering und ISG, bieten wir eine breite Palette an Simulationsmöglichkeiten und haben für jeden Anwendungsfall eine Lösung parat“, erklärt I. Laasch. „Entscheidend dabei ist, dass unsere Kunden frei wählen können, welches Simulationswerkzeug sich für ihre Maschine am besten eignet. Die B&R-Entwicklungsumgebung ist in jedem Fall das zentrale Tool.“

Verschiedene Lösungen für unterschiedliche Anforderungen

Mit der Simulationssoftware von Maplesoft und Mathworks lassen sich zum Beispiel Maschinenkomponenten effizient und exakt abbilden sowie Momente und Kräfte etwa für Maschinenauslegungen simulieren. „Mit modellbasierter Entwicklung lässt sich frühzeitig sicherstellen, dass die Maschine funktioniert – das Ausfallrisiko wird auf ein Minimum gesenkt. Simulationsmodelle bilden die Grundlage für Designphase, virtuelle Inbetriebnahme und digitale Zwillinge. Die Investition in die Simulation rentiert sich meist im ersten Jahr“, sagt Philipp Wallner, Industry Manager bei  Mathworks. Mit Matlab/Simulink können beispielsweise unterschiedliche Belastungsfälle einfach getestet werden. Würden diese Tests an einem realen System vorgenommen, würde dies viel Zeit kosten und zahlreiche Ressourcen binden. Im Fall einer zu großen Belastung besteht zudem die Gefahr, dass kostbare Hardware beschädigt wird und ersetzt werden muss. In der Simulation erkennt der Maschinenbauer jedoch auf einen Blick, ob die Maschine der Belastung standhalten wird. Chris Harduwar, VP of Business Development bei Maplesoft, weist zudem darauf hin: „Wenn Maschinenbauer mit Leistungsproblemen konfrontiert werden, brauchen sie eine schnelle Lösung, die nicht ihre Gewinnmargen auffrisst. Dynamische, physikbasierte digitale Zwillinge ermöglichen Maschinenbauern zu erkennen, wie Probleme bei ihren Designs entstehen und wie sie die Komplikationen – ohne zusätzliche Kosten für Hardware – lösen können.“

Die Tools von Machineering und ISG decken hingegen den Bereich der Prozesssimulation ab. Sie zeigen das dynamische Verhalten einer kompletten Maschine in 3D. Damit lassen sich unter anderem sämtliche dynamische Faktoren, die auf den Materialfluss einwirken, mit dem digitalen Zwilling in Echtzeit testen. Der Maschinenbauer sieht sofort, wie sich der Materialfluss verhält, wenn er  Komponenten der Maschine austauscht. Auch Stillstandszeiten lassen sich frühzeitig erkennen und eliminieren. „Unsere Simulationssoftware ,iPhysics‘ sorgt für Durchgängigkeit im Engineering. Sie vereint alle Disziplinen von MCAD, ECAD sowie Automation bis hin zur Produktion und After Sales. Durch die  zusätzliche Anbindung von AR- und VR-Systemen werden komplexe mechatronische Maschinen jederzeit komplett abgesichert“, erklärt Dr. Georg Wünsch, Geschäftsführer der Machineering GmbH & Co. KG.