Ausgangssituation
Stehen die unterschiedlichen Gewerke der Anlage fest, werden auch die einzelnen Maschinen mechanisch und elektrotechnisch geplant. Mit der Auswahl der Motoren und Sensoren sind anschließend auch die verschiedenen Eingangs- und Ausgangssignale (E/A) bekannt, die auf der Shopfloorebene gesteuert und verarbeitet werden sollen. Auf diesen Signalen setzen dann die SPS-Steuerungen und andere fertigungsnahe Prozessoren auf, um Steuerungen und Regelungssysteme auf Maschinenebene zu implementieren. Diese Signale werden bei der Low Level Emulation durch den Digitalen Zwilling nachgebildet.
Ohne Digitalen Zwilling können diese Programme erst an den fertig gestellten Maschinen getestet werden. Dadurch entsteht nicht nur ein größerer Inbetriebnahmeaufwand auf der Baustelle, sondern auch enorme Risiken durch potenzielle Beschädigungen bei fehlerhaften Programmierungen. Fehlen entsprechende Ersatzteile kann sogar eine Verschiebung des „Start of Production“ (SOP) notwendig werden.
Einsatz
Mit dem Digitalen Zwilling kann eine Low Level Emulation auf Shopfloorebene durchgeführt werden. Der simulierte Teil des Digitalen Zwillings bildet die physikalischen Prozesse der Maschinen mit den Sensoren und Aktoren ab. Die E/A-Signale werden über die gleiche Schnittstelle wie später bei der Echtanlage abgebildet. Dabei können herstellerunabhängig Verbindung zu unterschiedlichen Automatisierungssystemen, wie z. B. von Siemens, Allen Bradley, PxC und Beckhoff aufgebaut werden. Der digitale Zwilling integriert somit alle übergeordnten digitalen Systeme, die auch in der Realität eingesetzt werden. Diese hardwarenahe Emulation ermöglicht ein sehr nahes Abbilden der späteren Anlage.
Vorteile
Es können die verschiedenen SPS-Abläufe und die Kommunikation zu den Leitsystemen praxisnah getestet und optimiert werden. Die Tests und Anpassungen im ruhigen Büro sind deutlich effizienter als auf der lauten oft hektischen Baustelle. Außerdem sind die Gefahren für die Hardware durch das Fahren in der virtuelle Realität obsolet. Auch Sondermaschinen die auf der Baustelle ansonsten ein größeres Risiko für unvorhergesehende Probleme haben, können passend abgebildet werden. Damit reduzieren sich erheblich die erforderlichen realen Testdurchläufe, die oft lange Vorbereitungen benötigen und Ausschuss an Produkten nach sich ziehen.
Weiteres Potenzial
Mit der erfolgreichen Inbetriebnahme geht die Anlage in die Betriebsphase über. Damit kann der Digitale Zwilling als Low oder High Level Emulation im nächsten Schritt für die Optimierung des Betriebes eingesetzt werden.