Virtuelle Inbetriebnahme in der „digitalen Fabrik“ verkürzt die Inbetriebnahme und beschleunigt die Hochlaufphase

Virtual commissioning in the “digital factory” shortens the commissioning phase and speeds up the ramp-up

Bis zu 75 Prozent Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme der Automatisierungs-technik.| Commissioning times for automation systems are cut by up to 75 percent.

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Trier, 9. Oktober 2017    Die „Virtuelle Inbetriebnahme“ ermöglicht es, bei Umbau und Modernisierung von Anlagen in der Stahlindustrie schon vor der „realen“ Inbetriebnahme die einwandfreie Funktion der Automatisierungstechnik zu prüfen sowie Steuerungsabläufe und Prozessschritte zu optimieren. Mehrere erfolgreiche Projekte bei der voestalpine Stahl GmbH belegen, dass die Simulation in der „digitalen Fabrik“ den Zeitaufwand für die Inbetriebnahme deutlich reduziert.

Bei Umbau und Modernisierung von Anlagen zählt jeder Tag. Ist eine Anlage für eine Umbaumaßnahme erst einmal außer Betrieb, soll sie so schnell und fehlerfrei wie möglich wieder anfahren. Für die elektrische Inbetriebnahme steht jedoch nach mechanischen Umbauten mit ihren typischen Unwägbarkeiten oft nur wenig Zeit zur Verfügung. So hat das schnelle und zuverlässige Testen und Optimieren der Hardware und der Steuerungssoftware entscheidende Bedeutung für den Erfolg jedes Modernisierungsprojektes.

Die digitale Fabrik

Mit der „Virtuellen Inbetriebnahme“ hat Küttner Automation, das Automatisierungshaus der Küttner Gruppe, in vielen Projekten die Inbetriebnahme verkürzt und die Hochfahrkurven beschleunigt.

Basis des Verfahrens ist eine Testumgebung, in der alle mechanischen, hydraulischen, pneumatischen und elektrischen Komponenten des Steuerungssystems zu einer „digitalen Fabrik“ gekoppelt werden. In dieser Simulationsumgebung können Prozesse bereits im Vorfeld optimiert sowie Fehler im Ablauf identifiziert und behoben werden. Das Ergebnis: Schon bevor die neue Anlage „live“ geht, sind alle Automatiksequenzen getestet und abgenommen.

Die Virtuelle Inbetriebnahme der Steuerungstechnik wird bereits früh im Projekt – parallel zur Fertigung und Montage von Maschinen – aufgesetzt. So kann die Steuerungssoftware ohne den Zeitdruck einer „echten“ Inbetriebnahme getestet und optimiert werden. Bei der realen Inbetriebnahme liegt der Schwerpunkt dann überwiegend nur noch auf der Signal- und Feldebene. Darüber hinaus verkürzt dieses Vorgehen in vielen Fällen auch die Hochlaufphase, da weniger Ausfälle und Stillstandszeiten entstehen.

Friedhelm Bösche, der Leiter der Softwareentwicklung bei Küttner Automation in Trier, bietet seinen Kunden bei Modernisierungsprojekten generell die Virtuelle Inbetriebnahme an: „Die Modellierung der Vor-Inbetriebnahme verursacht anfangs einen gewissen Aufwand, spart aber später erheblich Zeit. Unsere Erfahrung aus einer Vielzahl von Projekten zeigt, dass Software, die im Rahmen einer Virtuellen Inbetriebnahme vorgeprüft wurde, bei der realen Inbetriebnahme ein Zeitgewinn von bis zu 75 Prozent erzielt.“

Ein aktuelles Beispiel

In der Sinteranlage der voestalpine Stahl GmbH in Linz/Österreich hat die Küttner Gruppe kürzlich unter anderem die Mischgutsteuerung der Sinteranlage modernisiert. Für dieses Projekt hat Küttner Automation die Automatisierungstechnik geliefert und im Vorfeld eine Virtuelle Inbetriebnahme durchgeführt.

Sie gab dem Auftraggeber im Projekt früh die Sicherheit, dass die Prozesse optimal ablaufen werden. Die Mitarbeiter der Produktion konnten sich einbringen und Abläufe schon im Vorfeld testen. Dies hat ganz wesentlich zur schnellen Inbetriebnahme beigetragen. Obwohl für die Inbetriebnahme nur 20 Stunden zur Verfügung standen, wurde der Terminplan eingehalten.

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Trier, Germany, October 9, 2017    “Virtual commissioning” provides the possibility of testing and verifying the perfect functioning of automation systems and optimizing controls and process steps before the “real” commissioning takes place in the metal industry. Various successfully accomplished projects at voestalpine Stahl GmbH/Austria, have demonstrated that commissioning times can be markedly reduced by simulating the equipment and functions beforehand - in a “digital factory”.

In modernization or rebuilding projects, every single day counts. Once a plant has been taken out of operation for a rebuilding measure, everything possible is done to bring it back on stream as fast and smoothly as possible. One is frequently presented with the situation that the time left for commissioning the electrical equipment is only very short due to unforeseeable delays occurring during the installation of the mechanical equipment. Against this backdrop, the success of a revamping project largely depends on how quickly and reliably the hardware and control software can be tested and optimized.

The “digital factory”

In numerous projects, Küttner Automation - the company within the Küttner group specialized in automation systems - has made it possible to reduce commissioning times and accelerate ramp-ups by applying the approach of “virtual commissioning”.

The process is based on the creation of a testing environment in which all mechanical, hydraulic, pneumatic and electrical components of the control systems are connected into a “digital factory”. This simulation scenario allows processes to be optimized and faults in the functional sequence to be identified and corrected beforehand, i.e. prior to the installation on site. The result: all automation sequences have been tested and approved before the new plant goes live.

The control equipment is commissioned in a virtual environment at a very early stage of the project – in parallel with the manufacture and assembly of the machinery. This means no testing and fine-tuning of the control software under time pressure as is very often the case when these activities take place during the “real” commissioning. Therefore the commissioning activities on site can concentrate on the signal and field level. Moreover, the virtual approach often results in a shorter ramp-up phase, as there will be fewer failures and plant standstills.

Friedhelm Bösche, Head of Software Development at Küttner Automation in Trier, always offers virtual commissioning as an option for modernization projects. “Simulating the preliminary commissioning involves some effort in the beginning. But this pays off later on in the form of major time savings. We know from a great number of projects that the time needed to commission the real systems can be cut by up to 75 percent when the software has been pre-tested in a virtual commissioning scenario.”

A recent example

Küttner Group recently modernized the automation of the iron ore blending unit at the sinter plant of voestalpine Stahl, Linz (Austria). Küttner Automation supplied the process automation that previously underwent the virtual commissioning.

During this phase the Austrian steelmaker gained full confidence about the reliability of the process technology. Plant operators of voestalpine Stahl were involved in the virtual testing at an early stage as a precondition of a very short commissioning phase later on. As a result the very tight time frame of only twenty hours for the on-site commissioning was aligned.

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