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Kosten sparen mit Konstruktionsbibliotheken

Der Einsatz von objektbasierten 3D-Modellen in der Anlagenplanung kann zu Kosteneinsparungen führen. Das gilt besonders, wenn die entwickelten Objekte – mit Informationen verknüpft – nach Abschluss der Planung in einer digitalen Bibliothek für zukünftige Projekte zur Verfügung stehen. Denn mit der Anzahl der Objekte wächst das Potenzial, Entwicklungsprozesse zu automatisieren und somit Kosten zu senken.

Bild: Heitec AG

Viele Fertigungsunternehmen müssen in der Produktion steigende Variantenvielfalt bei gleichzeitig sinkenden Losgrößen herstellen – während der Druck im Hinblick auf Kosten und Termine steigt. Zudem ändern sich im Fertigungsumfeld Aufgabenstellungen häufig noch in der Projektphase. Diesen Bedingungen begegnet das Engineering-Unternehmen Heitec mit dem Konzept der ‚virtuellen Maschine‘ und verfolgt damit eine Reihe von Zielen: Die effektive Spezifizierung der Aufgabenstellung, Erhöhung des möglichen Standardisierungsgrades und Verbesserung der Softwarequalität. Zu den nachgelagerten Zielen zählen stabile und nachvollziehbare Abnahmekriterien und optimale Voraussetzungen für Service und Wartung. Mit der virtuellen Maschine soll zudem ermöglicht werden, Mitarbeiter bereits vor Anlagenbetrieb auszubilden und einzuarbeiten sowie Prozesswissen zu sammeln. Der ‚klassische‘ Weg zum Projektabschluss im Anlagenbau besteht in der Regel darin, aus der Aufgabenstellung eine Prozessbeschreibung abzuleiten und danach die Mechanik zu konstruieren, es folgen Elektroplanung und Softwareentwicklung, Tests und schließlich die Inbetriebsetzung. Diese sequen-ziellen Abläufe im Engineering reichen für den normalen Betrieb der Anlage meistens aus. Schwieriger gestalten sich Tests zu den Software-Funktionen bei Störfällen. Dabei kommt Testläufen gerade in diesem Einsatzbereich eine wichtige Bedeutung zu, was sich auch in der Struktur der Steuerungssoftware spiegelt: Zwei Drittel des Programmcodes sind der Sicherheit und Funktionsfähigkeit einer Anlage gewidmet. Digitale Maschinenabbilder eröffnen die Möglichkeit, viele sicherheitsrelevante Prozesse virtuell zu überprüfen.

Kosteneinsparungen durch Wiederverwendbarkeit

Auch in der Entwicklungsphase von Maschinen lassen sich viele Verbesserungen anhand eines virtuellen Modells planen und auf Funktionsfähigkeit überprüfen. Wählt die Entwicklungsabteilung für die Optimierung einen mechatronischen Ansatz, können die Felder Mechanik, Elektrik, Pneumatik oder Hydraulik und Software als Einheit betrachtet werden. Bei dieser Herangehensweise kann durch Archivierung von Maschinen- oder Anlagenteilen in Funktionen – oder mechatronischen Modulen – eine digitale Bibliothek von wiederverwendbaren und standadisierten Modulen entstehen. Die notwendigen Funktionsbeschreibungen, Schaltpläne, Softwaremodule und Hydraulikpläne charakterisieren dabei mechatronische Komponenten. Wenn diese Bausteine später projektübergreifend zur Verfügung stehen, lassen sich langfristig Kosten einsparen. Zudem verspricht bei diesem Ansatz die Möglichkeit zur umfassenden Prüfung der Komponenten mit Simulationsmodellen Vorteile im Hinblick auf die Anlagensicherheit. Auch wenn eine umfassende, digitale Objektbschreibung insgesamt erhöhten Arbeitsaufwand für die Entwicklung eines Moduls bedeuten kann, gestattet der Zugriff auf diese Daten dem Anwender ab einer gewissen Anzahl von Komponenten langfristig eine Verkürzung von Entwicklungszeiten.

Kopplung von Simulation und Visualisierung

Für die Inbetriebnahme virtueller Maschinen nutzt das Engineering-Unternehmen die Entwicklungslösung Virtuos der Stuttgarter Firma ISG. Die Software besteht aus einer Anlagen- und Maschinensimulation sowie einer 3D-Visualisierung. Um die virtuelle Maschine abzubilden, werden beide Systeme miteinander gekoppelt. Das Know-how des Konstrukteurs im Engineering liegt dabei vor allem bei zwei Aspekten: Zum Ersten in der Entwicklung einzelner Objekte und Subobjekte in Bibliotheken. Diese Elemente bilden die Basis für Elektro- und Software-Konstruktion sowie die Modellerstellung in der virtuellen Umgebung. Zum Zweiten stehen Methoden zur Automatisierung im Engineering im Fokus. Das umfasst Möglichkeiten, E-Pläne, Softwareprojekte und virtuelle Maschinen automatisiert zu generieren. Dabei steht Umfang und Qualität der Bibliothek auch in direkter Verbindung mit dem Potenzial zur Kostenersparnis.


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