Große Industrieunternehmen verlieren durch Maschinenausfälle jedes Jahr nahezu 1 Billion US‑Dollar. Diese Summe umfasst Kosten durch verlorene Produktionsstunden, Vertragsstrafen, ungenutzte Mitarbeiterzeiten und das Wiederanfahren von Fertigungslinien. Strenge Tests und Validierungen, unterstützt durch Systemzwillinge, können diese Kosten senken, indem sie sicherstellen, dass automatisierte Systeme korrekt funktionieren, Anforderungen erfüllen und unter verschiedensten Bedingungen zuverlässig arbeiten. Hersteller, die keine konsequente Prüfung und Validierung ihrer automatisierten Systeme durchführen, sind anfällig für Linienausfälle, welche zu sinkendem Durchsatz, teuren Stillständen und potenziellen Sicherheitsrisiken führen.
Es ist entscheidend, Montagelinien zu testen, um Fehler zu identifizieren, zu beheben und zu verifizieren, dass das System die spezifizierten Anforderungen erfüllt. Traditionelle Test- und Validierungsmethoden basieren jedoch häufig auf zeitaufwendigen, kostenintensiven manuellen Inspektionen und physischen Prototypen. Diese Muster erfordern erhebliche Ressourcen für Aufbau und Tests, und manuelle Prüfungen sind fehleranfällig. Zudem bilden diese herkömmlichen Ansätze die komplexen Wechselwirkungen innerhalb eines automatisierten Systems oft nicht vollständig ab.
Zu den Herausforderungen, denen Hersteller in traditionellen Test- und Validierungsprozessen begegnen, gehören unter anderem:
- der hohe Aufwand an Zeit und Kosten für den Aufbau und die Prüfung physischer Prototypen
- die realitätsnahe Simulation von Praxisbedingungen mit hoher Detailtreue sowie
- begrenzte Möglichkeiten, Probleme frühzeitig zu erkennen und zu diagnostizieren.
Diese Hürden können zu verzögerten Projektzeitplänen, steigenden Kosten und suboptimaler Systemleistung führen. Darüber hinaus kommen klassische Methoden mit der wachsenden Komplexität moderner Systeme nur schwer mit – und machen fortschrittlichere, effizientere Test- und Validierungsansätze erforderlich.
Wie Systemzwillinge Tests und Validierung verbessern
Systemzwillinge verbessern die Tests von Automatisierungsabläufen erheblich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden ermöglichen Systemzwillinge eine kontinuierliche Validierung über den gesamten Entwicklungsverlauf einer Fertigungslinie hinweg – so können Verantwortliche Probleme frühzeitig erkennen und beheben. Durch die Simulation physikalischer Bedingungen und die Integration von Echtzeitdaten bieten Systemzwillinge präzisere und effizientere Test‑ und Validierungsprozesse und erhöhen damit letztlich die Zuverlässigkeit komplexer Systeme.
Validierung und Inbetriebnahme mit Systemzwillingen optimieren
Mithilfe von Digital‑Twin‑Modellen und virtueller Inbetriebnahme erzeugen Systemzwillinge ein umfassendes Abbild kompletter Systeme. Automatisierungsteams können diese virtuellen Modelle testen und optimieren, bevor physische Komponenten aufgebaut werden – und so das Risiko von Fehlern und Ineffizienzen in Montagelinien deutlich reduzieren. Systemzwillinge ermöglichen Tests und Validierungen von der ersten Konzeptphase bis zur finalen Inbetriebnahme.
Durch die Integration laufender Daten liefern Systemzwillinge ein dynamisches, präzises Abbild der realen Betriebsbedingungen. Dieser kontinuierliche Ansatz führt zu deutlich genaueren Tests und unterstützt Teams – im Gegensatz zu traditionellen Methoden – dabei, Probleme schnell zu identifizieren und zu beheben.
Systemzwillinge unterstützen Werkabnahmeprüfungen (FAT) und Standortabnahmen (SAT), indem sie umfassende virtuelle Tests und Validierungen ermöglichen. Die virtuelle Inbetriebnahme erlaubt es Teams beispielsweise, die Performance neuer Anlagen oder Systeme – einschließlich Steuerungen, Logik und Interaktionen – zu testen und zu validieren, noch bevor diese physisch installiert werden. Das reduziert den Bedarf an umfangreichen Vor‑Ort‑Tests und verkürzt die Integrationszeiten.
Automatisierung in der Praxis: Systemzwillinge in der Batteriefertigung
Ein Batteriehersteller musste seinen Montageablauf um eine neue Prozessstation erweitern – und gleichzeitig so viele Einheiten wie möglich weiter produzieren. Die Expertinnen und Experten von ATS Industrial Automation setzten Systemzwillinge ein, um komplexe Validierungsprozesse zu optimieren. Nach der Implementierung der Systemzwillinge konnte ATS die Integrationszeit für eine neue Klebestation von vier Wochen auf nur acht Tage reduzieren. Mithilfe von Software für virtuelle Inbetriebnahme ließ sich das Zusammenspiel der neuen Station mit der bestehenden Ausrüstung simulieren und testen, ohne die Produktion zu unterbrechen.
Die Lösung kombinierte das virtuelle System mit realen Hardware‑Komponenten und ermöglichte so Tests und Validierungen, bevor physische Anpassungen vorgenommen wurden. Dadurch konnte der Hersteller erhebliche Stillstandszeiten vermeiden und die Gesamtleistung der Linie verbessern.
Vorausschauende Wartung
Intelligente Wartungsanalysen sind ein weiterer wichtiger Einsatzbereich von Systemzwillingen in Montagelinien. Auf Basis historischer und aktueller Echtzeitdaten unterstützen Systemzwillinge eine proaktive Instandhaltung. Indem sie vorhersagen, wann eine Maschine voraussichtlich ausfallen wird oder welche Prozessschritte Engpässe verursachen, können Teams Wartungsarbeiten gezielt planen und ungeplante Stillstände vermeiden. Diese Fähigkeit erhöht nicht nur die Zuverlässigkeit des Systems, sondern reduziert auch teure Notfall‑Einsätze in der Instandhaltung.
Montagelinien mit Systemzwillingen optimieren
Systemzwillinge verändern Test‑ und Validierungsprozesse in unterschiedlichsten Branchen. Durch die digitale Abbildung kompletter Systeme ermöglichen sie präzisere Simulationen, Echtzeit‑Datenintegration und vorausschauende Analysen. Dieser ganzheitliche Ansatz steigert die Effizienz und Zuverlässigkeit von Tests und Validierungen und senkt gleichzeitig den Zeit‑ und Kostenaufwand herkömmlicher Methoden.
Die Möglichkeit, eine Fertigungslinie über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg kontinuierlich zu validieren, stellt sicher, dass Fertigungsteams potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und beheben können – und so robustere, verlässlichere Workflows aufbauen. Mit der zunehmenden Verbreitung von Digital Twins und Software für virtuelle Inbetriebnahme wird die Rolle von Systemzwillingen künftig noch wichtiger werden.
Jedes Projekt ist einzigartig. Wir möchten uns Ihre Herausforderungen anhören und Ihnen mitteilen, wie Sie Ihr Projekt durch Automatisierung rechtzeitig auf den Weg bringen können.
Roland Echter
General Manager - Digital
ATS Industrial Automation
Roland Echter hat Unternehmen in zahlreichen Branchen dabei unterstützt, die Produktion mit digitalen Lösungen zu automatisieren und zu optimieren. In Zusammenarbeit mit Kunden konfiguriert er Dienstleistungen und Systeme unter Verwendung von Strategien mit digitalen Werkzeugen, um die Produktion aufzubauen, zu skalieren und die betriebliche Effizienz zu steigern.