Traditionelle Prozesse für die Inbetriebnahme komplexer Produktionssysteme sind oft zeitintensiv und risikobehaftet – schließlich fallen Fehler erst spät im Entwicklungsprozess oder teilweise sogar erst bei der Inbetriebnahme auf und verursachen so erhebliche Verzögerungen, zuweilen sogar Schäden an den Anlagen und in jedem Fall vermeidbare Kosten. Bei der virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) dagegen ist das Herzstück ein digitaler Zwilling. Hierbei handelt es sich um ein Modell der geplanten Maschine oder Anlage, das die physikalischen und funktionalen Eigenschaften des Systems digital nachbildet. Maschinenbauer können so Szenarien und Konfigurationen simulieren, was insbesondere bei komplexen Maschinen- und Softwarekomponenten Vorteile bringt: Erstens fallen etwaige Schwachstellen frühzeitig auf, zweitens lässt sich die Steuerungssoftware parallel entwickeln und virtuell unter realen Bedingungen testen. Diese Abstimmung von Software und Hardware verkürzt die Entwicklungszeit um bis zu 30 Prozent (einige Quellen sprechen sogar von 50 Prozent) und die Anlage kann bei der realen Inbetriebnahme sofort die höchstmögliche Produktqualität erreichen.
Schneller am Markt
Die zunehmend schnellere Marktlandschaft fordert, auf Kundenanforderungen flexibel und effizient regieren zu können. Genau hier liegen die Stärken der VIBN. Da bereits während der Entwicklung Anpassungen und Optimierungen getestet und finalisiert werden können, verkürzt sich die Zeit bis zur Markteinführung meist erheblich. Gleichzeitig sind parallel laufende Produktionsprozesse nicht tangiert, da Testläufe virtuell stattfinden. Diese Agilität ist für Maschinenbauer entscheidend, da sie eine schnelle Reaktionsfähigkeit auf individuelle Kundenwünsche erlaubt, ohne Abstriche bei der Qualität hinnehmen zu müssen. Durch den Einsatz der VIBN können Maschinenbauer aber nicht nur Entwicklungszeit und Kosten reduzieren, sondern auch langfristig ihre Marktstellung stärken. Da die VIBN die Dauer der realen Inbetriebnahme beim Endkunden verkürzt, sinkt der Bedarf an technischer Kapazität vor Ort, was die Planbarkeit und Flexibilität von Projekten erhöht. Dies ist besonders in Zeiten des Fachkräftemangels wertvoll, da Unternehmen mit der vorhandenen Entwicklerkapazität mehr Projekte in kürzerer Zeit abwickeln können – und die Einsatzzeiten für die Technikerinnen und Techniker deutlich familienfreundlicher sind als bislang.
Ein pragmatischer Ansatz zur Einführung
Viele Unternehmen starten die Implementierung einer VIBN mit einem Pilotprojekt, das eine repräsentative Maschine oder Anlage digital abbildet und durch alle virtuellen Testphasen führt. Dieses Vorgehen zeigt sowohl die Vorteile als auch Herausforderungen und liefert wertvolle Hinweise, wie sich die VIBN schrittweise in weitere Entwicklungsprozesse integrieren lässt. In vielen Fällen lohnt es sich zudem, einen spezialisierten Softwaredienstleister hinzuzuziehen, der bei der detaillierten Planung und Projektbegleitung unterstützt und bei der Integration in die bestehenden Prozesse und Systeme hilft. Da reine Consulting-Agenturen oft nur theoretische Hilfe leisten, sollte der Fokus auf einem Entwicklungspartner liegen, der über Branchenkenntnisse verfügt und selbst maßgeschneiderte Software entwickelt. So kann der Dienstleister auch den Aufbau digitaler Zwillinge bis hin zur Optimierung bestehender Systeme übernehmen, gezielt in Projektphasen unterstützen und neue Technologien ins Feld bringen. Zu diesen zählen beispielsweise Cloud-Systeme, Augmented bzw. Virtual Reality oder Tools mit künstlicher Intelligenz (KI). Letztere etwa ermöglichen automatisierte Modellgenerierung, können Fehlerzustände vorhersagen und Systeme in Bezug auf bestimmte Parameter optimieren, etwa den idealen Energieverbrauch.
Schulung und Change-Management
Neben den vielseitigen technischen und prozessualen Aspekten, die eine erstmalige Nutzung der VIBN mit sich bringt, spielt noch ein Faktor eine ganz wesentliche Rolle, der in den Planungen jedoch häufig übersehen wird: die betroffenen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die VIBN bringt methodische Veränderungen mit sich, die insbesondere von Entwickler- und Technikteams eine neue Denkweise und neue Kompetenzen fordert. Professionelles Change-Management ist deshalb elementarer Baustein für den Erfolg solcher Projekte. Dazu gehört, der Belegschaft früh aufzuzeigen, warum der Einsatz neuer Technologien wirtschaftlich gefordert ist, welche Veränderungen sich daraus für die unterschiedlichen Berufsgruppen ergeben und welche Vorteile entstehen. Im Zuge dessen ist es praxisbewährt, auch auf Widerstände einzugehen und sie bestmöglich aufzulösen. Maßgeschneiderte Schulungsprogramme (meist von den spezialisierten Entwicklungspartnern übernommen) für den Umgang mit der neuen Technologie runden das professionelle Change-Management ab. Ab dann steht dem Maschinenbauer die Kombination aus digitalem Zwilling, optimierter Qualitätssicherung und reduzierter Kapazitätsbelastung als Bestandteil ihrer zukunftsorientierten Strategie zur Verfügung.
- Steuerungstechnik und Software bereits in einer frühen Projektphase testen Wartezeiten verkürzen, Kosten reduzieren
- verkürzte Inbetriebnahme vor Ort familienfreundlicheres Arbeiten und geringere Fachkräfte- und Reisekosten
- alternative Abläufe und Steuerungen gefahrlos am Modell testen Gefahr von Beschädigungen realer Anlagen minimieren
- Einsatz innovativer Technologien wie z.B. Systeme künstlicher Intelligenz möglich
- deutlich höhere Flexibilität und Agilität, um auf Veränderungen schnell zu reagieren
