Praxisnahe Qualifizierung der SPS-Programmierer und Vorbereitung des Instandhaltungspersonals.
Practical qualification of PLC programmers and preparation of maintenance personnel.
Case Study | Virtuelle Inbetriebnahme & Digitaler Zwilling Case Study | Virtual Commissioning & Digital Twin
Wie ein internationaler Automobilhersteller von der virtuellen Trainingszelle zum dauerhaft betriebenen Anlagenzwilling gekommen ist
How an international automotive manufacturer progressed from a virtual training cell to a permanently operated digital twin
Ausgangssituation Initial situation
Mit der Einführung eines neuen konzernweiten Steuerungsstandards stand der Automobilhersteller vor der Herausforderung, bestehende Qualifizierungs- und Trainingskonzepte neu auszurichten. Die Umstellung betraf nicht nur die eingesetzte Steuerungstechnik, sondern auch die Anforderungen an die beteiligten SPS-Programmierer und das eigene Instandhaltungspersonal.
Insbesondere die SPS-Programmierer der Anlagenzulieferer mussten frühzeitig mit dem neuen Standard vertraut gemacht und entsprechend qualifiziert werden. Gleichzeitig sollte das eigene Instandhaltungspersonal bereits vor der Inbetriebnahme die neue Steuerungsphilosophie, Anlagenlogik und Bedienkonzepte kennenlernen.
Eine Qualifizierung direkt an der realen Produktionsanlage war hierfür jedoch nur eingeschränkt möglich. Während Aufbau und Inbetriebnahme standen die Anlagen nicht dauerhaft zur Verfügung und sollten zudem nicht durch Trainings- und Schulungsaktivitäten zusätzlich belastet werden.
Gesucht wurde deshalb eine praxisnahe Trainingsmöglichkeit, die unabhängig von der realen Anlage genutzt werden konnte.
With the introduction of a new group-wide control standard, the automotive manufacturer faced the challenge of realigning its existing qualification and training concepts. The transition affected not only the control technology used, but also the requirements placed on the PLC programmers involved and the company’s own maintenance personnel.
In particular, the PLC programmers working for equipment suppliers had to become familiar with the new standard at an early stage and receive the appropriate qualifications. At the same time, the company’s own maintenance personnel needed to learn the new control philosophy, system logic and operating concepts even before commissioning.
However, training directly on the real production system was only possible to a limited extent. During assembly and commissioning, the systems were not continuously available and were not intended to be burdened with additional training activities.
What was therefore needed was a practical training solution that could be used independently of the real production system.
Der Einstieg The starting point
Aus einem konkreten Schulungsbedarf entsteht der erste Digitale Zwilling.
Gemeinsam mit EKS InTec entstand eine virtuelle Trainingsanlage mit der RF::SUITE, die den neuen Steuerungsstandard realitätsnah abbildet. Anhand eines bewusst überschaubaren Anlagenmodells konnten die SPS-Programmierer des Zulieferers für den neuen Programmierstandard qualifiziert und ihre Kenntnisse überprüft werden. Darüber hinaus diente die Trainingsumgebung der Schulung des eigenen Instandhaltungspersonals.
Somit erfüllte das Modell von Beginn an zwei Aufgaben:
Der Automobilhersteller erhielt damit nicht nur eine Trainingslösung, sondern sammelte gleichzeitig erste praktische Erfahrungen mit Digitalen Zwillingen und virtuellen Anlagenmodellen.
A concrete training requirement becomes the starting point for the first digital twin.
Together with EKS InTec, a virtual training system was created using RF::SUITE, realistically representing the new control standard. Based on a deliberately manageable system model, the supplier’s PLC programmers were qualified for the new programming standard and their knowledge was assessed. In addition, the training environment was used to train the company’s own maintenance personnel.
From the outset, the model therefore fulfilled two tasks:
The automotive manufacturer gained not only a training solution, but also its first practical experience with digital twins and virtual system models.
Neue Möglichkeiten New possibilities
Während der Nutzung entstehen neue Ideen für den Einsatz über das Training hinaus.
During operation, new ideas emerge for applications beyond training.
Die Erfahrungen aus der virtuellen Trainingsumgebung zeigten schnell, dass sich das virtuelle Anlagenmodell auch für weitere Anwendungen nutzen lässt. Gleichzeitig war die Virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) bei den neuen Anlagen bereits Bestandteil des Vorgehens der Anlagenbauer.
Damit entstand eine neue Perspektive: Warum das für die VIBN aufgebaute virtuelle Anlagenmodell nach der Inbetriebnahme nicht weiter nutzen?
Die für die VIBN erstellten Modelle wurden mit den aktuellen Daten der realen Anlagen abgeglichen und zu einem Digitalen Zwilling der Produktionszellen weiterentwickelt. So entstand neben der realen Anlage eine virtuelle Anlage, die dauerhaft für Tests, Schulungen und Optimierungen zur Verfügung steht.
Aus der Kombination von Schulungsmodell und Virtueller Inbetriebnahme entstand damit ein neuer Anwendungsfall: die virtuelle Anlage parallel zur realen Produktion.
Experience with the virtual training environment quickly showed that the virtual system model could also be used for other applications. At the same time, virtual commissioning (VC) was already part of the equipment builders’ approach for the new systems.
This opened up a new perspective: Why not continue using the virtual system model created for virtual commissioning after commissioning?
The models created for virtual commissioning were synchronized with current data from the real systems and developed further into a digital twin of the production cells. This created a virtual system alongside the real one that remains available for tests, training and optimizations.
Combining the training model and virtual commissioning thus created a new use case: the virtual system operating in parallel with real production.
Heute Today
Der Digitale Zwilling wird zum Werkzeug für den laufenden Anlagenbetrieb.
Heute betreibt der Automobilhersteller den Digitalen Zwilling parallel zur realen Produktionsanlage.
Das virtuelle Modell steht unabhängig von der laufenden Produktion für Tests, Schulungen und Optimierungen zur Verfügung.
Neue Änderungen an SPS-Programmen oder Anlagenabläufen können zunächst virtuell getestet werden. Ebenso lassen sich neue Ideen und Prozessvarianten untersuchen, ohne die reale Produktion zu beeinflussen.
Dadurch können Änderungen besser vorbereitet, Risiken frühzeitig erkannt und Eingriffe in die laufende Produktion reduziert werden. Gleichzeitig steht eine realitätsnahe Umgebung für Schulungen und die kontinuierliche Weiterentwicklung der Anlage zur Verfügung.
Damit hat sich der ursprüngliche Anwendungsfall grundlegend weiterentwickelt:
Was als virtuelle Trainingszelle für die Qualifizierung begann, ist heute ein dauerhaft genutzter Digitaler Zwilling der Produktionsanlage.
The digital twin becomes a tool for ongoing production system operation.
Today, the automotive manufacturer operates the digital twin in parallel with the real production system.
The virtual model is available independently of ongoing production for tests, training and optimizations.
Changes to PLC programs or system processes can first be tested virtually. New ideas and process variants can likewise be investigated without affecting real production.
As a result, changes can be better prepared, risks identified early and interventions in ongoing production reduced. At the same time, a realistic environment is available for training and the continuous further development of the system.
The original use case has therefore evolved fundamentally:
What began as a virtual training cell for qualification is now a permanently used digital twin of the production system.
Entwicklung Entwicklung
Praxisnahe Qualifizierung der SPS-Programmierer und Vorbereitung des Instandhaltungspersonals.
Practical qualification of PLC programmers and preparation of maintenance personnel.
Weiterverwendung der für die VIBN aufgebauten Anlagenmodelle nach der realen Inbetriebnahme.
Continued use of the system models created for virtual commissioning after real commissioning.
Dauerhafter Digitaler Zwilling für Tests, Schulungen und Optimierungen neben der realen Produktion.
Permanent digital twin for testing, training and optimization alongside real production.
Mehrwert Added value
Virtuelle Tests: Änderungen an SPS-Programmen und Anlagenabläufen werden geprüft, bevor sie die reale Produktion erreichen.
Virtual testing: Changes to PLC programs and system processes are validated before they reach real production.
Produktion bleibt unberührt: Neue Ideen und Prozessvarianten lassen sich untersuchen, ohne die laufende Anlage zu beeinflussen.
Production remains unaffected: New ideas and process variants can be investigated without affecting the running system.
Frühe Risikoerkennung: Änderungen können besser vorbereitet und mögliche Probleme frühzeitig sichtbar gemacht werden.
Early risk detection: Changes can be better prepared and potential problems identified at an early stage.
Weniger Eingriffe: Virtuelle Absicherung reduziert notwendige Eingriffe in die laufende Produktion.
Fewer interventions: Virtual validation reduces the need for interventions in ongoing production.
Realitätsnahe Schulung: Mitarbeitende können unabhängig von Verfügbarkeit und Zustand der realen Anlage trainieren.
Realistic training: Employees can train independently of the availability and status of the real system.
Kontinuierliche Optimierung: Der Digitale Zwilling bleibt erhalten und wächst gemeinsam mit der Produktionsanlage weiter.
Continuous optimization: The digital twin is retained and continues to evolve together with the production system.
Fazit Conclusion
Was mit einer überschaubaren virtuellen Trainingszelle begann, hat sich Schritt für Schritt zu einem dauerhaft genutzten Digitalen Zwilling der realen Produktionsanlage entwickelt.
Die Virtuelle Inbetriebnahme war dabei ein wichtiger Baustein auf diesem Weg: Die dafür erstellten virtuellen Anlagenmodelle wurden nach der Inbetriebnahme nicht verworfen, sondern mit den realen Anlagendaten weitergeführt und für den laufenden Betrieb nutzbar gemacht.
So entsteht aus einem zunächst projektbezogenen virtuellen Modell ein dauerhaft nutzbares Werkzeug für den Anlagenbetrieb, für Tests, Änderungen, Optimierungen und die Qualifizierung von Mitarbeitenden.
Der entscheidende Vorteil: Das virtuelle Modell wird nicht nur einmal für die Inbetriebnahme genutzt, sondern bleibt als digitale Repräsentation der realen Anlage erhalten und schafft damit einen nachhaltigen Mehrwert über den gesamten Lebenszyklus der Anlage.
What began with a manageable virtual training cell has developed step by step into a permanently used digital twin of the real production system.
Virtual commissioning was an important building block on this journey: The virtual system models created for it were not discarded after commissioning, but were synchronized with the real system data and made available for ongoing operation.
This transforms an initially project-specific virtual model into a permanently available tool for system operation, testing, changes, optimization and employee qualification.
The key advantage: The virtual model is not used only once for commissioning. It remains available as a digital representation of the real system, creating sustainable added value throughout the system’s entire lifecycle.
„Das Spannende an diesem Projekt ist, dass der Digitale Zwilling nicht mit der Inbetriebnahme endet. Aus der virtuellen Trainingszelle ist eine feste Einrichtung im Werk geworden, die parallel zur realen Anlage läuft und täglich genutzt wird. Genau so verstehen wir Digitalisierung: klein anfangen, einen konkreten Nutzen schaffen und die Umgebung Schritt für Schritt mitwachsen lassen.„
“The fascinating aspect of this project is that the digital twin does not end with commissioning. The virtual training cell has become a permanent facility in the plant, running in parallel with the real system and used every day. This is exactly how we understand digitalization: start small, create a concrete benefit and allow the environment to grow step by step.“