So hilft virtuelle Inbetriebnahme das Maschinenverhalten zu validieren
Veröffentlicht am 1. Oktober 2025 in Industry 4.0
Wie kann virtuelle Inbetriebnahme kostspielige Missverständnisse vermeiden und Herstellern helfen, Innovationen mit Vertrauen umzusetzen?
„Wir haben das nicht angesprochen, weil wir davon ausgegangen sind, dass Sie es wissen.“
Diesen Satz habe ich im Laufe der Jahre schon häufig gehört. Mangelhafte Kommunikation ist der Hauptgrund, warum Projekte zur industriellen Automatisierung in der Inbetriebnahmephase nicht wie geplant verlaufen. Egal ob es sich um eine neue Maschine, eine neue Zelle oder eine komplette Linie handelt: Missverständnisse entstehen häufig zwischen den Projektpartnern darüber, wie das Design aussehen soll. Auch ein Blick in die Dokumentation hilft selten weiter, da ungenaue, vage oder unvollständige Informationen oft überhaupt erst zum Konflikt geführt haben.
Ein Paradebeispiel dafür ist die Fehlkommunikation in Bezug auf Input, Output und Schnittstellen. Ein Systemintegrator geht möglicherweise davon aus, dass eine Komponente EtherCAT verwendet, während der Hersteller Profinet erwartet. Oder der Linienintegrator vergisst zu erwähnen, dass ein Sensor zusätzliche sicherheitsrelevante Daten erfasst. In beiden Fällen ist das Ergebnis dasselbe: zusätzliche Kosten, Zeitverluste und wachsende Frustration.
Die Lösung ist einfach: Die Spezifikation sollte nicht allein von Menschen erstellt werden. Virtuelle Inbetriebnahme sorgt für weitaus genauere Spezifikationen.
Was ist virtuelle Inbetriebnahme?
Virtuelle Inbetriebnahme ist nicht dasselbe wie Simulation. Simulation hilft dabei, Ideen zu testen, „Was-wäre-wenn“-Szenarien zu untersuchen und Grenzen der Machbarkeit auszuloten. Virtuelle Inbetriebnahme geht einen Schritt weiter: Sie ermöglicht das Testen kompletter Fertigungssysteme in einer virtuellen Umgebung. So lassen sich potenzielle Probleme identifizieren und beheben, bevor die physische Inbetriebnahme beginnt. Gleichzeitig entsteht eine Grundlage für präzise Systemspezifikationen, die viele Unsicherheiten herkömmlicher Projektabläufe eliminiert.
Virtuelle Inbetriebnahme basiert auf Model-in-the-Loop (MiL), Software-in-the-Loop (SiL), Hardware-in-the-Loop (HiL) und digitalen Zwillingen, um optimale Maschinen- und Linienkonfigurationen zu entwickeln. Das Ergebnis ist nicht nur ein Modell, sondern ein belastbares Fundament für die reale Umsetzung.
Vier zentrale Anwendungsfelder
1. Produktion eines digitalen Blueprints
Virtuelle Inbetriebnahme eliminiert Unklarheiten, indem mechanische Toleranzen, Leistungsparameter, Softwareschnittstellen und mehr in Form präziser Systemspezifikationen extrahiert werden. Das Ergebnis ist ein digitaler Blueprint, der Missverständnisse beseitigt und die Installation beschleunigt. Dieser Entwurf kann zudem als „Copy-and-Paste“-Vorlage genutzt werden, um Linien an mehreren Standorten zu replizieren. Hersteller profitieren von konsistenter Qualität, schnelleren Roll-outs und effizienter Skalierung.
2. Reduzierung von Zeit- und Kostenaufwand nach der Installation
Erfahrungen aus der Praxis zeigen: Nur 20 Prozent der Gesamtkosten entfallen auf Planung, Einkauf und Installation – rund 80 Prozent entstehen erst danach durch Fehlersuche, Integration und Optimierung. Virtuelle Testläufe verhindern dies, indem Prozessabläufe, Maschineninteraktionen und Bedienereingriffe im Voraus getestet werden. Durch diese digitalen Probeläufe lassen sich Fehlerquellen und Engpässe frühzeitig erkennen, bevor sie zu Ausfallkosten führen.
3. Zukunftssichere Produktionslinien
Mit einem digitalen Zwilling können Hersteller Anpassungen vornehmen, Leistung optimieren und Kapazitäten skalieren, ohne physische Umbauten vornehmen zu müssen. Das erhöht die Flexibilität bei wechselnden Marktanforderungen oder neuen Produktideen – und reduziert gleichzeitig das Risiko.
4. Sicherheitsfunktionen testen
In sicherheitskritischen Bereichen wie der Batterieproduktion für Elektrofahrzeuge ist der Unterschied zwischen funktionierenden oder fehlerhaften Sicherheitssystemen entscheidend. Virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht umfassende Sicherheitsprüfungen in einer realitätsnahen, aber risikofreien Umgebung. So erhalten Hersteller ein vollständiges Bild darüber, wie eine Maschine in kritischen Situationen tatsächlich reagieren.
Herausforderungen meistern
Der Nutzen virtueller Inbetriebnahme ist klar, dennoch gibt es Hürden, die Unternehmen überwinden müssen.
1. Einstieg definieren
Viele Unternehmen erkennen den Mehrwert, tun sich jedoch schwer, klare Ziele zu formulieren. Virtuelle Inbetriebnahme erfordert einen strukturierten Fahrplan, Managementunterstützung und abgestimmte Zusammenarbeit zwischen Software-, Mechanik- und Elektroteams. Ein Pilotprojekt ist ein sinnvoller Start.
2. Datengenauigkeit
Der digitale Zwilling ist nur so gut wie die Daten, auf denen er basiert. Veraltete oder ungenaue Daten führen zu Abweichungen zwischen Simulation und Realität. Daher sind Datenvalidierung und Konsistenz von Anfang an entscheidend.
3. Integration und Koordination
Virtuelle Inbetriebnahme erfordert enge Zusammenarbeit über Disziplingrenzen hinweg. Gemeinsame Plattformen und standardisierte Funktionsblöcke erleichtern dies erheblich. OMRON und Dassault Systèmes haben hierzu IT/OT-Funktionsblöcke erstellt, die sowohl digital als auch physisch nutzbar sind.
4. IT-Infrastruktur
Leistungsfähige Simulationen setzen robuste IT-Strukturen voraus. Hardware, Software, Cybersecurity und Integration in bestehende Systeme müssen sichergestellt werden.
Wie KI den Prozess verbessert
Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen erhöhen die Genauigkeit und Effizienz virtueller Inbetriebnahme erheblich. Digitale Zwillinge können aus historischen und Echtzeitdaten lernen und reale Systeme immer besser widerspiegeln. KI kann Ausfallrisiken vorhersagen, Optimierungen vorschlagen und Disziplinen wie Mechanik, Software und Elektrik verbinden.
Mehr als eine digitale Kopie
Virtuelle Inbetriebnahme ist mehr als eine digitale Nachbildung. Sie ist ein integrierter Ansatz zur Risikoreduzierung, besseren Zusammenarbeit und effizienteren Entwicklung sicherer und skalierbarer Fertigungssysteme. Mit der Integration von KI entwickelt sie sich von einem Validierungswerkzeug zu einem Treiber kontinuierlicher Verbesserung.
