Im Maschinen- und Anlagenbau wird Automated Engineering immer populärer. In anderen Branchen kommt es seltener zum Einsatz. Schade, denn die Möglichkeiten sind vielversprechend: in der Gebäudetechnik, im Tunnelbau oder auch beim Brandschutz. © EPLAN

Hans-Peter Ziegler, EPLAN Österreich, über die Möglichkeiten von Automated Engineering.

Hans-Peter Ziegler, verantwortlich für Business Development bei EPLAN Österreich, über die vielversprechenden Möglichkeiten von Automated Engineering und den digitalen Zwilling als Beschleuniger von Konstruktionsprozessen.

Dieses Potenzial liegt wirklich brach. Nach wie vor hinkt das Bauwesen bei der Digitalisierung anderen Branchen hinterher. Während mehr als die Hälfte aller Mittelständler Digitalisierung in ihrer Geschäftsstrategie fest verankert haben, sind es im Bauwesen nur 38 Prozent. Dabei wären die Chancen riesig, auch und erst recht im Bereich von Automated Engineering. Denn bei jedem größeren Bauprojekt müssen unzählige Stromlaufpläne und Regelschemata erstellt werden. Meist sind die Elemente, die dabei zum Einsatz kommen, wie geschaffen für Automated Engineering: im Grunde sich wiederholend, aber doch jedes Mal etwas anders dimensioniert und etwas anders gestaltet. Ähnlich wie Sensoren- und Aktorenlisten im Maschinenbau können im Gebäudebau daher Datenpunktlisten zum Ausgangspunkt genommen werden, um Automated Engineering zu betreiben.

Wenn Stromlaufpläne sowie Mess- und Regelschemata automatisiert generiert werden, sind die Vorteile riesig – erst recht vor dem Hintergrund, dass bei vielen, auch größeren Hausprojekten bis heute bloße Handskizzen als Arbeitsgrundlage dienen.

Vorteile bei der Wartung
Schon beim Bau selbst sind solche Handskizzen oft problematisch, doch je mehr Wartungsarbeiten anfallen, desto stärker rächt sich das Fehlen einer zuverlässigen Dokumentation. Anbieter, die eine solche in großer Exaktheit und aufgrund der Automatisierung mit wenig Aufwand erzeugen können, haben bei der Akquise von Kunden daher einen klaren Vorteil. Ein großes Einsatzfeld für Automated Engineering bietet sich auch für Unternehmen, die Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen herstellen und installieren. Im HLK-Bereich werden schließlich sehr oft Standardkomponenten verwendet, die dann aber doch, je nach Raumgröße und sonstigen Verhältnissen, immer wieder angepasst werden müssen.

Der Spezialist für Lüftungs- und Klimaanlagen AL-KO etwa baut pro Jahr 5.000 Anlagen, die einander zwar ähneln, von denen aber keine exakt der anderen gleicht. Statt jeden Anlagenplan manuell, von einer Vorlage ausgehend neu zu entwerfen, ist das Unternehmen inzwischen auf Automated Engineering umgestiegen und nutzt dafür einen Konfigurator. Das dazu nötige Know-how kommt von dem Spezialanbieter für Automatisierungssoftware EPLAN.

Bessere Dokumentation, mehr Tempo
Auch Hoval, ein Anbieter, zu dessen Kernkompetenz das Kühlen und Klimatisieren von Wohnungen, Bürogebäuden und Industriehallen zählt, arbeitet mit Automated Engineering und mit EPLAN zusammen. Die Vorteile sieht man bei Hoval vor allem darin, dass die Dokumentation der Anlagen durch die Automatisierung schneller, für die Mitarbeiter einfacher und zugleich in besserer Qualität erstellt werden kann.

Im Tiefbau, insbesondere im Tunnelbau, kann Automated Engineering ebenfalls zum Einsatz kommen, vor allem dort, wo sehr viele, sehr ähnliche, aber doch nicht völlig baugleiche Schaltschränke genutzt werden. Sie nicht manuell anzupassen, sondern automatisch zu konfigurieren, bietet ein dementsprechend großes Potenzial zur Effizienzsteigerung. Wie übrigens auch im Feuerschutz: „Wir konnten so den Zeitaufwand für die Konfiguration unserer Brandmeldezentralen FMZ5000 auf ein Fünftel reduzieren“, berichtet etwa Björn Hachmann, Segmentleiter Elektronik, bei dem Brandschutzspezialisten Minimax, der ebenfalls ein EPLAN-Kunde ist.

Der digitale Zwilling: Ein Held der Automatisierung
Wir sagen es hier einmal ganz klar: Wenn der digitale und der analoge Zwilling zum Kampf antreten, dann wird Letzterer in einem Punkt immer gewinnen: Er ist real. Er kann zum Beispiel schweißen, Dinge produzieren, er ist nicht das Abbild einer Schaltanlage, sondern die Schaltanlage selbst. Dafür können aber am digitalen Zwilling Dinge geprüft, ausprobiert, verändert werden, die sein analoger Bruder eventuell gar nicht aushalten würde, ohne massiv an Leistung einzubüßen. Ja, mehr noch: Der digitale Zwilling erlaubt es, eine Maschine, einen Schaltschrank zu optimieren, noch bevor diese überhaupt gebaut wurden.

Maschinen testen, bevor sie aufgestellt werden, vor dem Bau prüfen, wie gut sich Anlagen in eine bestehende Produktionslandschaft einfügen, komplizierte Schritte bei der Wartung unter Realbedingungen vorausplanen – je mehr die digitale Eins-zu-eins-Abbildung von Maschinen und Geräten Eingang in die Industrie 4.0 findet, desto einfacher oder zumindest praktischer wird vieles nicht nur für Ingenieure, sondern auch für Instandhalter.

Die richtige Kombination aus Software und IT-Infrastruktur vorausgesetzt, spielt der digitale Zwilling seine Stärken über den gesamten Produktzyklus aus. Bei der Konstruktion erlaubt er nicht nur Änderungen, Tests und agiles Arbeiten, sondern auch eine durchgängige Dokumentation des Projektfortschritts. Bei der Auslieferung und Inbetriebnahme können mit seiner Hilfe viele Fragen bereits im Vorfeld geklärt werden, vor allem aber: Er eignet sich hervorragend für Einschulungen, und dafür muss sein realer Bruder noch nicht einmal geliefert sein.

Im Betrieb selbst liefert der Digital Twin die Datenbasis, um Abweichungen rechtzeitig zu erkennen. Er ist auch das Modell, an dem neue Parameter getestet werden können, bevor sie auf die reale Maschine übertragen werden. Gleichzeitig sind digitale Zwillinge auch eine perfekte Basis für Smart Maintenance, weil deren Fertigungsdokumentation die dafür notwendigen Daten liefert.

Und wenn schließlich der reale Zwilling bereits wegen Verschleiß oder Altersschwäche ausgemustert werden muss, ist das Leben des digitalen Bruders noch immer nicht vorbei. Denn er bringt wertvolle Daten, um das Nachfolgemodell noch besser zu gestalten. Er ist auch die Basis, um jene Teile der Maschine, die unverändert bleiben, einfach rekonstruieren zu können.

Lebenslanger Helfer
Ein digitaler Zwilling, der diesen Namen tatsächlich verdient, begleitet das Original über den gesamten PLC, den Produktlebenszyklus, und deckt dabei alle Facetten ab: das Produkt selbst, also die Maschine, die Produktion und schließlich die Performance. Dementsprechend umfassend muss auch die Softwarelösung sein. Aber nur ein Viertel der Unternehmen, die digitale Zwillinge planen, will eine solche Softwarelösung im Haus entwickeln. Die weit größere Mehrheit tendiert zu externen Lösungen. Mit EPLAN ePULSE, einer cloudbasierten Anwendung, deckt zum Beispiel der Automatisierungsanbieter EPLAN alle Aspekte ab, die für die Konstruktion von digitalen Zwillingen essenziell sind, und bietet zugleich Tools an, um anhand solcher Zwillinge kollaboratives Engineering zu ermöglichen.

Neben dem Maschinenbau, dem Anlagenbau oder der Prozessindustrie bietet sich der Einsatz von digitalen Zwillingen auch in der Gebäudetechnik an: sowohl in der Überwachung und Steuerung von Anlagen als auch für intelligente Instandhaltung. Wenn etwa am digitalen Zwilling abzulesen ist, dass ein Ersatzteil ausgetauscht oder ein Betriebsmittel nachgefüllt werden soll, dann kann der Instandhalter rechtzeitig vor Ort sein und den Missstand beheben, bevor er für Außenstehende überhaupt sichtbar wird. Und gerade das wollen die Kunden auch: technische Gebäudeausrüstung, die ohne Unterbrechungen funktioniert und bei der man nicht einmal merkt, dass sie zwischendurch serviciert werden muss.

Für die Zukunft sind freilich noch weit faszinierendere Einsatzgebiete vorstellbar. Beim Einsatz von künstlicher Intelligenz, zum Beispiel digitaler Zwillinge, die sich autonom optimieren und diese Optimierungen dann an die reale Maschine übertragen. Zuerst vermutlich noch unter Aufsicht eines Menschen, später ganz selbstständig. Die Zukunft hat gerade erst begonnen. (red./PR)