Wir arbeiten an einer Studie zum Einsatz der virtuellen Inbetriebnahme in Sachsen.

Wie die virtuelle Inbetriebnahme genutzt werden kann

Wer schon einmal bei der Inbetriebnahme einer Maschine oder Anlage dabei war, weiß, dass diese zeitaufwändig ist und meist nur vom erfahrenem Fachpersonal durchgeführt werden kann. In der Regel erfolgt die Inbetriebnahme als letzter Schritt nach der hardwareseitigen Umsetzung des Fertigungssystems. Als erste bestimmungsgemäße Verwendung der Maschine dient die Inbetriebnahme, neben der Implementierung der Grundfunktionen der Automatisierung, auch dem Test der eingesetzten Hardware. Mögliche Fehler können identifiziert und behoben werden und die Steuerungstechnik der realen Anlage wird optimiert. Dafür ist es aktuell notwendig, dass die Maschine oder Anlage vor der Inbetriebnahme vollständig aufgebaut und während des Inbetriebnahmezeitraumes betrieben wird. Dabei werden erhebliche Mengen an Ressourcen (Material, Zeit und Energie) verbraucht, ohne, dass daraus eine Wertschöpfung resultiert. Besonders die Inbetriebnahme beim Kunden kann mit einem hohen Stresspotential für die Mitarbeitenden verbunden sein.

Bereits seit einigen Jahren existieren jedoch Methoden, die den Inbetriebnahmeprozess technischer Systeme parallelisieren können. Um den zeit-, material- und energieaufwändigen Prozess der Inbetriebnahme zu verkürzen, werden digitale Anlagenzwillinge und die Methode der virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) genutzt. So kann eine virtuelle Planung, Erprobung und Optimierung von Produktionsanlagen und der darauf durchgeführten Prozesse schon während der Entwicklung durchgeführt werden. Steuerungssysteme werden so bereits frühzeitig mit einem digitalen Anlagenzwilling verknüpft. Außerdem können sie noch vor der Realisierung der Anlagentechnik überprüft und virtuell in Betrieb genommen werden. Für die VIBN werden Simulationsmodelle der Maschinen und Anlagen entwickelt oder genutzt. Diese verhalten sich hinsichtlich ihrer Schnittstellen, Parameter und Betriebsarten nahezu wie die realen Systeme.

Unsere Motivation

Wir Forschende kennen die Vorteile der virtuellen Inbetriebnahme. Auf diesem Blog haben wir aus diesem Grund bereits einige Lösungen und Ansätze dazu vorgestellt. Beispiele finden Sie hier. Dennoch stellen wir im Kontakt mit Industriepartnern oft eine Zurückhaltung fest, wenn es um den Einsatz dieser Methode im eigenen Unternehmen geht. Daher möchten wir im Rahmen der Studie SaxoVI herausfinden, welche Vorbehalte oder Hürden bei der Einführung der VIBN in kleinen und mittleren Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus bestehen. Sind die Erfolgsgeschichten aus der Praxis nicht sichtbar genug oder fehlt es der virtuellen Inbetriebnahme im Allgemeinen an Bekanntheit? Vor allem im Hinblick auf den geografischen Fokus der Studie wollen wir klären, was die Voraussetzungen für einen bereiten Einsatz digitaler Anlagenzwillinge und der virtuellen Inbetriebnahme im sächsischen Maschinen- und Anlagenbau sind und was es braucht, um die Verbreitung dieser innovativen Methode voranzubringen.

Ziel der Studie

Mit der Studie verfolgen wir drei wesentliche Ziele: So soll im ersten Teil der aktuelle Umsetzungsstand physikalisch basierter digitaler Anlagenzwillinge in kleinen und mittelständischen Unternehmen in Sachsen ermittelt werden. In diesem Zusammenhang wird die Verbreitung der Methode der virtuellen Inbetriebnahme bei der Entwicklung und Inbetriebnahme produktionstechnischer Systeme im Bundesland Sachsen aus Anwender- und Befähigerperspektive bewertet. Darauf aufbauend wird im zweiten Schritt das Potential eines durchgängigen Einsatzes eines digitalen Anlagenzwillings aus der Gegenüberstellung des Umsetzungsstandes in Sachsens mit dem Stand der Technik aufgezeigt. Die Ableitung konkreter Maßnahmen und Forschungsbedarfe zur effizienten Etablierung der genannten Technologien in sächsischen Unternehmen komplettiert den Zieldreiklang der Studie.

Was wird das Ergebnis der Studie sein?

Die Studie wird bewerten, wie gut die Potentiale der Schlüsseltechnologie VIBN bereits in sächsischen Unternehmen genutzt werden und welche Maßnahmen notwendig sind, um die sächsische Wirtschaft besonders effizient in der Verwendung von digitalen Anlagenzwillingen voranbringen zu können. In diesem Zusammenhang wird neben einer schriftlichen Ausarbeitung der Ergebnisse auch eine Präsentation der Studieninhalte in einer öffentlichen Abschlusspräsentation mit Workshop stattfinden. Übergeordnetes Ergebnis der Studie soll es sein, sächsischen Unternehmen einen konkreten Fahrplan an die Hand zu geben, die Vorteile der virtuellen Inbetriebnahme zu nutzen und die dafür notwendigen Randbedingungen und Ansprechpartner:innen kennenzulernen.

Diese Maßnahme wird mitfinanziert mit Steuermitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes.

Headerbild: © Fraunhofer IWU