Dr. Mathias Oppelt. Bild: Siemens

„Unser Tool ist für den Automatisierungstechniker, der die Anlage mit einem fehlerfreien Automatisierungsprogramm ausliefern will.“ – Dr. Mathias Oppelt, Leiter Simulation Center bei Siemens. Bild: Siemens

| von Wolfgang Kräußlich

ke NEXT: Siemens legt seit einigen Jahren einen großen Fokus auf das Thema Digitalisierung und Industrie 4.0. Das zeigt sich auch an etlichen Zukäufen in den Bereichen Industriesoftware. Wieviel aus Ihrem Simit-Portfolio ist extern erworben?

Dr. Mathias Oppelt, Leiter Simulation Center bei Siemens: Tatsächlich ist bei Simit alles eigenentwickelt. Historisch gesehen kommt das Software-Portfolio aus dem Kraftwerksgeschäft, in dem Siemens ja auch viele Anlagen ausrüstet. Dort wurden die Simulationstools für den Anlagentest entwickelt und danach Schritt für Schritt so erweitert, dass wir Simit nun wirklich im gesamten Industrieumfeld über alle Branchen hinweg einsetzen.

In allen Branchen?

Klar. Denn das, was wir dort simulieren, die Schnittstellen zur Automatisierung, auch die ganze Antriebstechnik, Aktorik, Sensorik, die wir in Simit abbilden, die sind brancheninvariant. Einem Motor ist es egal, in Realität wie in der virtuellen Welt, ob er eine Pumpe in der Prozessanlage oder eine Achse in einer Werkzeugmaschine steuert. Darum ist auch das Simit-Portfolio brancheninvariant. Branchenspezifisch oder domänenspezifisch wird es erst, wenn es wirklich um den Prozess beziehungsweise das physikalische Verhalten der Anlage oder Maschine geht.

Und das simulieren Sie nicht?

Doch. Dafür haben wir zum Einen ein Simulationsportfolio, was sich zum großen Teil auf die CAD-Technologie basierend auf NX stützt. Zum Beispiel der NX Mechatronic Concept Designer, der es ermöglicht, ein physikalisches 3D-Modell zu etablieren, das man auch direkt mit Simit koppeln und synchronisiert ablaufen lassen kann, um dann Gesamtsimulation der Maschine inklusive des physikalischen Verhaltens abzubilden. Zum anderen können diese „Prozesse“ auch in Simit simuliert werden. Simit kann zum Beispiel mittels einer Bibliothek auch Elemente wie ein Förderband mitsimulieren. Es gibt mathematische Grundoperationen bis hin zu sehr genauen Modellen für Antriebs- oder Fördertechnik, die man quasi wie Lego aus einer Bibliothek auf einen Plan zieht und damit sein Simulationsmodell zusammenbaut. Auch Rohrleitungssysteme, bei denen eine Flüssigkeit oder ein Gas durch eine Leitung fließt, lassen sich in Simit mit Hilfe der sogenannten Flownet-Simulationen direkt simulieren. Salopp gesagt simuliert Simit das, was unsere Simatic automatisiert.

Wie rechenintensiv ist das Ganze? Simulation gilt ja oft als recht anspruchsvoll...

Wir testen ja Software auf einer virtuellen Steuerung oder oft auch auf einer realen SPS-Steuerung. Eine solche Steuerung, die kennt nur eine Zeit, und das ist Echtzeit. Sie hat ihren SPS-Takt, und in dem Takt erwartet sie eine Antwort. Das heißt, auch Simit muss zum Beispiel in einem 50-Millisekunden-Zyklus, in dem die SPS taktet, Antworten liefern. Simit ist ein Echtzeit-Simulationssystem und so gestrickt, dass es von der Performance auch auf normalen etwas performanteren Desktoprechnern laufen kann. Man braucht kein Hochleistungsrechenzentrum.

Simit: Wie Siemens die virtuelle Inbetriebnahme vorantreibt...

Hinter dem Simulation Center bei Siemens verbirgt sich die Softwareproduktentwicklung für das Produktportfolio der Simulationsplattform „Simit“ ebenso wie eine Abteilung, die sich um das Lösungsgeschäft und Consulting rund um das Thema Simulation kümmert.

Das Simulation Center ist organisatorisch im Siemens-Bereich Digital Industries verankert. Das Hauptprodukt, die Simulationsplattform Simit, ermöglicht umfassende Tests von Automatisierungsapplikationen und bietet eine realitätsnahe Trainingsumgebung für Anlagenfahrer noch vor der realen Inbetriebnahme. Dies schafft Möglichkeiten zur Prozessoptimierung und Erfahrungssicherung, was die Inbetriebnahme beschleunigt und die Time-to-Market verkürzt. Dies kann zu mehr Effizienz in allen Lebensphasen von Fertigungs- und Prozessanlagen führen.

Mitarbeiter einer Kraftwerks beim Arbeiten mit Simit
Mit Simit soll es jedem Automatisierungstechniker möglich sein, selbst eine Inbetriebnahme zu simulieren.

Der Hardwarehunger scheint also gering zu sein. Wie sieht es mit den Fähigkeiten der Bediener aus? Für Simulation braucht man ja oft Programmierspezialisten.

Das Tool ist gemacht für den Automatisierungstechniker, denn er hat das Ziel, ein fehlerfreies Automatisierungsprogramm auszuliefern und damit die Anlage in Betrieb zu nehmen. Darum gilt: Wer eine Automatisierung projektieren kann, der soll auch ein Simit-Modell projektieren können. Dazu bietet Simit viele Mechanismen an, um basierend auf vorhandenen Daten aus Planungswerkzeugen oder der Automatisierung selbst, einen Teil des Modells oder auch das gesamte Modell automatisch zu generieren. Unser Ziel ist es, den Aufwand für so eine Modellerstellung möglichst zu minimieren, weil das ist, wie Sie richtig gesagt haben, auch eine Hürde Simulation einzusetzen.

Was sehen Sie als Hauptzweck oder Hauptnutzen von Simit?

Unser System verwendet das Originalautomatisierungsprogramm, das auch auf der realen Zielhardware, also der realen SPS-Steuerung, der realen NC-Steuerung, laufen kann. Diese Steuerungen werden an die virtuelle Maschinenanlage im Simit gekoppelt. Zielsetzung dabei ist eine virtuelle Inbetriebnahme zu realisieren, das heißt, die Originalsteuerungsprojektierung und -programmierung vor der realen Inbetriebnahme einer Maschine, einer Produktionsanlage, einer Fertigungsanlage zu verifizieren, zu testen. Um dann mit einem besseren Softwarestand an Automatisierungslösungen in den Betrieb der Anlage zu starten. Da dieser Aufbau der Realität sehr, sehr nahe kommt, Originalprogramm und Bedienbilder verwendet, kann man es auch sehr schön nutzen, um die Bediener und Anlagenfahrer mit Hilfe dieses Systems zu schulen. Wir nennen das dann Operatortraining.

Sehen Sie generell einen Trend zu mehr Simulation?

Ja. Wir haben Anwender von Kleinstunternehmen bis hin zu Konzernen, die von der virtuellen Inbetriebnahme und Operatortrainingsystemen Gebrauch machen. Wenn ich von einem digitalen Zwilling spreche, dann muss der digitale Zwilling am Ende auch ein Leben haben. Und dafür ist die Simulation verantwortlich. 

Digital Twins bei Siemens - Quelle: ke NEXT

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