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En t w i c k l u n g 0 5 -24 · w w w c o m p u t e r - a u t o m a t i o n d e | 19 Das gibt den Entwicklern die Zeit das Funktionieren der Software mit der Mechanik der Maschine frühzeitig zu testen Alternativen auszuprobieren und die Mechanik zu verfeinern bevor das endgültige Aussehen der Komponenten feststeht Vorteile einer virtuellen Inbetriebnahme Die Inbetriebnahme einer Maschine oder Anlage kann bis zu 25 Prozent des Gesamtzeitaufwands ausmachen wovon heute etwa 70 Prozent auf die Fertigstellung der Software entfallen Zur Verkürzung dieses zeitaufwendigen Schrittes nutzen Maschinenbauer immer häufiger die Virtuelle Inbetriebnahme VIBN mithilfe ausführbarer Anlagenmodelle Damit lässt sich die Maschine simulieren teils sogar in 3D und so die Funktionsfähigkeit der Mechanik sowie ihr Zusammenspiel mit der Software testen Bild 1 Die Vorteile einer solchen VIBN sind eine um bis zu 75 Prozent verkürzte Inbetriebnahme und eine bei Baubeginn deutlich ausgereiftere Hardund Software Insbesondere Softwareentwickler können zudem früher mit ihrer Arbeit beginnen Darüber hinaus erlaubt eine VIBN das Testen kritischer Zustände ohne dabei Schäden befürchten zu müssen Neben der verkürzten Inbetriebnahme vor Ort erlaubt der Einsatz von Modellen die frühzeitige Erkennung von Designfehlern und damit indirekt eine höhere Innovationsfähigkeit da neue Ideen schneller „ausprobiert” werden können Bild 2 Dabei ist zu beachten dass bei der Modellierung eine höhere Genauigkeit immer mit einem nichtlinear wachsenden Grad an Aufwand einhergeht Man muss sich also von vornherein klar darüber sein welchen Detaillierungsgrad man wünscht und tatsächlich benötigt Von Anfang an Modelle einsetzen Modelle erst für eine VIBN zu erstellen verschenkt darüber hinaus auch deren eigentliches Potenzial die Entwicklung zu beschleunigen und zu verbessern Den höchsten Return on Investment erhält man wenn Modelle vom ersten Tag an die Grundlage der Entwicklung bilden angefangen bei der Systemarchitektur und der Definition der einzelnen Komponenten Diese Methodik wird modellbasierte Entwicklung oder Model-Based Design genannt Bild 3 Der durchgängige Einsatz von Modellen als Kernelement von Model-Based Design bietet hingegen eindeutige Vorteile denn diese Entwicklungsmethodik beinhaltet bereits das Konzept der VIBN Die zugrundeliegenden Modelle werden vorwiegend grafisch aufgebaut Das geschieht beispielsweise mithilfe von Bibliotheken mit Blöcken Funktionsgleichungen oder komplett vorkonfigurierten Komponenten Verfügbar sind diese für sämtliche relevanten Domänen wie Mechanik Elektrik Elektronik Hydraulik und Pneumatik etc sowie für den Entwurf von Steuerungen Regelungen Logiken Zustandsautomaten oder User Interfaces In Modelle lassen sich darüber hinaus auch Programmcode oder KI-Komponenten integrieren Solche Modelle geben das System anschaulich als ausführbare Spezifikation wieder und enthalten dessen Komponenten inklusive der Verbindungen und Schnittstellen Bild 1 In 3D modelliertes Beispiel einer Strecke für den Materialtransport mit zwei Roboterarmen Bild 2 Vergleich der konventionellen Entwicklung oben mit der Parallelisierung durch Model-Based Design unten