„HeiVM 4.0“ bildet virtuelle Modelle - sogenannte Digitale Zwillinge - von Automatisierungskomponenten zur Planung, Simulation, virtueller Inbetriebnahme und Konfiguration einer Anlage ab.  Für die Programmierung der Steuerungen und Roboter müssen diese virtuellen Modelle bezüglich ihres zeitlichen und funktionalen Verhaltens der Kinematik und der Schnittstellen, z.B. Profibus, sich absolut identisch wie ihre physischen Vorbilder verhalten. Darüber hinaus beinhalten die digitalen Zwillinge auch eine grafische Repräsentation, abgeleitet aus verfügbaren oder nachkonstruierten CAD-Daten sowie die Pläne für die Elektrik. Über die Jahre ist so bei Heitec eine beachtliche Zahl objektorientierter digitaler Zwillinge als Baukasten entwickelt worden.

Für jeden digitalen Zwilling einer Automatisierungskomponente wurde nun auch die entwickelte Automatisierungssoftware in einer verifizierten Form im Objektmodell als viertes Element ergänzend hinterlegt. Damit wird es möglich diese virtuellen Objekte nicht nur für Planung, Simulation und Inbetriebnahme von Anlagen zu verwenden, sondern „HeiVM 4.0“ auch dem Prozess-Owner zur Verfügung zu stellen, der dann selbst als kompetenter Fertigungstechnologe die Anlage zusammenstellen und in Betrieb nehmen kann.

„Geprüfte Qualität entsteht deshalb, weil am virtuellen Modell nicht nur die Abläufe und die Taktzeit in Millisekunden genau ausgewiesen werden, sondern auch die Software im Projekt qualifiziert und validiert wird“, so Roman Pieloth, Leiter der digitalen Automatisierung bei Heitec. Die einmal erstellten digitalen Modelle stehen dem Systemintegrator und dem Anlagenbetreiber über den gesamten Lebenszyklus der Anlage zur Verfügung. Mit den CAD-Daten der Vorprodukte und „HeiVM 4.0“ ist es möglich, die Automatisierung der Anlage auch dann unter Volllast zu testen, wenn bei der Inbetriebnahme noch nicht alle Vorprodukte in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Gleiches gilt auch für den virtuellen Anlagenhochlauf beim Umstieg auf neue Produkte und für die Schulung neuer Mitarbeiter an der Anlage.

Ein wesentliches Merkmal von Industrie 4.0 ist, dass die Kommunikation zwischen Menschen, Maschinen und Produkten verstärkt werden soll, um Produktivitätssteigerungen realisieren zu können. In einem ersten Schritt ist die Vernetzung der Maschinen im Shopfloor mit IT-Systemen zum Management der Prozesse die naheliegendste Maßnahme. Mit „HeiAMW 4.0“ hat Heitec dazu einen adaptiven Middleware Baukasten entwickelt. Die schnelle und fehlerfreie Meldung der individuellen Fertigungsaufträge aus den Management-Systemen an die Maschinen und die zeitnahe Rückmeldung der produzierten „in Ordnung“ und „nicht in Ordnung“ Teile verbessert erheblich die Planungssicherheit bei Auftragsfertigern und in der individuellen Fertigung bis zur Stückzahl eins in der Massenproduktion.

Die fortschreitende technologische Entwicklung und die daraus resultierenden kürzeren Produktzyklen machen Fertigungsanlagen komplexer bei gleichzeitigem Bedarf an Flexibilisierung. Anlagenoptimierer, Wartungstechniker und Qualitätsmanager benötigen jeweils auf ihre Anforderungen zugeschnittene Online-Informationen und aufgezeichnete Informationen zur Auswertung, um Entscheidungen treffen zu können. Mit „HeiTPM 4.0“ hat Heitec ein Software-Werkzeug entwickelt, mit dem die Brücke zwischen den Maschinen im Shopfloor, gekennzeichnet durch Realzeit, heterogenen Schnittstellen und Protokollen und der Objekt- und Dienste-orientierten IT-Welt geschlagen werden kann. Gateways speichern die zeitlich deterministisch ankommenden Daten zwischen, ergänzen  semantische und strukturelle Informationen, um die so selbstbeschreibenden Informationsobjekte über ein Standartprotokoll auf Basis von MQTT (Publishing/Subscribe Prinzip) an Systeme zur Langzeitspeicherung, Online-Visualisierung oder Smart Data Analytics weiterzuleiten.

Mit den während der Produktion aus der realen Anlage erfassten Informationen, wie Auftragsdaten, Qualitätsdaten, Sensorwerten, Fehlermeldungen, etc. in Verbindung mit dem digitalen Zwilling der Anlage besteht die Möglichkeit, die Produktion der letzten Schicht im Büro parallel zur weiterlaufenden Produktion zu analysieren. Optimierungsstrategien für den Produktionsablauf können entworfen, Fehlerursachen erforscht und Qualitätsdaten bewertet werden.

Quelle: Heitec AG