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Digitaler Zwilling auf Knopfdruck

Digitaler Zwilling auf Knopfdruck

Digitaler Zwilling auf Knopfdruck

Digitaler Zwilling auf Knopfdruck

Entwickler sehen in softwarebasierten Lösungen für die virtuelle Planung im Maschinenbau nach wie vor großes Optimierungspotenzial. Die neue Virtualisierungslösung von Siemens stellt speziell für die Antriebstechnik neue (Funktions-)Bausteine zur Verfügung. Vor allem die Engineering- und Projektierungsphase lässt sich damit deutlich verkürzen.

Errungenschaften wie „Totally Integrated Automation“, „Internet of Things“ (IoT), „Cloud-“ bzw. „Edge-Computing“ sowie viele weitere Technologien beweisen tagtäglich, dass sich die moderne Automatisierung intensiv auf softwarebasierte Lösungen stützt. Der besondere Mehrwert für die Industrie ist, dass sich diese im Gegensatz zu rein hardwarebasierten Lösungen schneller optimieren und flexibler an den Bedarf anpassen lassen.

Davon profitiert in hohem Maß auch die Antriebstechnik. So hat sich in den letzten Jahren der Trend zur systematischen Nutzung von antriebstechnischen Parametern in übergeordneten Cloud-Systemen wie „Mindsphere“ von Siemens bei Anwendern unterschiedlicher Branchen etabliert. Kurz gesagt: Digitalisierungsstrategien und Softwareeinsatz prägen heute mehr denn je das Bild der modernen Antriebs- und Automatisierungstechnik – und sie steigern den Wunsch nach „Mehr“.

Durchgängige Digitalisierung beginnt bei der Planung

Dieses „Mehr“ konzentriert sich auf Virtualisierung und Simulation, denn Digitalisierung bedeutet mehr als Internet of Things. Wer eine durchgängige Digitalisierung anstrebt, benötigt bereits am Anfang der Engineering-Kette funktionierende Lösungen zur Planung bzw. Virtualisierung von Maschinen und Anlagen. Deshalb stellt Siemens gezielt – gerade auch in der Antriebstechnik – die für die Virtualisierung notwendigen Geräteinformationen zur Verfügung.

„Sinamics DriveSim Basic“ heißt die neue Siemens Lösung, mit der erstmals die einzelnen Antriebe als abgeschlossene Funktionsbausteine abgebildet sind. Der virtuelle Antrieb steht als standardisiertes FMU-Modell (Funktional Mockup Unit) zur Verfügung, was Kompatibilität zu vielen am Markt gängigen Simulationsprogrammen bietet. Egal ob der Anwender mit Siemens Lösungen wie SIMIT, Simcenter Amesim, NX Motion oder anderen gebräuchlichen Tools (z.B. Matlab Simulink) simuliert – eine FMU „verstehen“ viele zeitbasierte Simulationstools.

Gemeinsam mit weiteren virtuellen Siemens Lösungen, wie Simatic S7-PLCSIM Advanced oder NX Mechatronics Concept Designer, lässt sich ein durchgängiger modellbasierter Entwicklungsprozess implementieren. Damit ist ein Modellbasiertes System Engineering (MBSE) realisierbar. Der Anwender profitiert unmittelbar von dem antriebs- und steuerungstechnischen Praxiswissen, welches direkt aus der Entwicklung der Sinamics-Geräte in das Modell eingeflossen ist.

Der wesentliche Unterschied zu bisherigen Lösungen ist die bereits erfolgte hausinterne Validierung der Modelle gegen reale Sinamics Antriebskonstellationen im Siemens Prüffeld. Der Abgleich zwischen virtueller und realer Instanz erfolgte dabei auf Grundlage der gleichen Testvektoren, die auch an die realen Geräte im Rahmen des Freigabeprozesses angelegt werden. Kurz gesagt: Mit diesen Funktionsbausteinen erhalten Anwender verifizierte und validierte „digitale Zwillinge“ ihrer verwendeten antriebstechnischen Hardware auf Knopfdruck.

Antriebsdaten aus der Bibliothek

Im Vordergrund steht dabei stets der “Ease of Use”-Charakter. Während es Anwender von Simulationsprogrammen gewohnt sind, die für die Simulationsaufgabe notwendigen Modelle aus den bereitgestellten Informationen der Gerätehersteller selbst zu generieren, erhalten Sie nun mit „Sinamics DriveSim Basic“ geschlossene und geprüfte Entitäten. Das Besondere ist, dass sich die Modelle akkurat an die bestehende Antriebsdokumentation, also die Funktionspläne, halten, mit denen der Anwender bereits vertraut ist.

Im Gegensatz zum realen Produkt muss der Anwender nur den Teil des Antriebs konfigurieren, den er wirklich für seinen Simulationszweck benötigt. Anwender haben es selbst in der Hand, wie genau ihr Modell sein darf. Eine aufwändige Komplettinbetriebnahme des Antriebs entfällt. Zumal die dafür notwendigen Informationen in der Designphase häufig nicht zur Verfügung stehen. Durch diese Fokussierung lässt sich entsprechend Zeit sparen. Das beschleunigt die gesamte Planungsphase der Antriebsumgebung und erhöht zudem die Aussagekraft und damit die Qualität der Planung.

Die Zeitersparnis der Anwender kann mitunter erheblich sein: Schätzungen des Herstellers gehen davon aus, dass es ca. eine Woche Arbeitsaufwand bedeutet, Antriebe manuell selbst in Simulationsprogrammen nachzubilden – vorausgesetzt man verfügt über das entsprechende Know-how in der Antriebstechniksimulation. Die meiste Zeit würden dabei Tests und Validierungen gegen den realen Antrieb in Anspruch nehmen, zumal der Antrieb in einem so frühen Designstadium, in dem die Simulation eingesetzt wird, vielleicht überhaupt noch nicht exakt definiert und beschafft ist. Mit der neuen Simulationslösung ist also ein antriebsoffenes Design der Kundenapplikation möglich, ohne sich bereits zu früh im Designprozess auf eine konkrete Antriebsprojektierung festlegen zu müssen.

Von Frank Paetow, Portfolio Manager Simulation & Virtualisierung, und Christian Neugebauer ist Plattformarchitekt Antriebsmodelle bei der Siemens AG in Erlangen

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