Dieses Zusammenspiel verschiedener Methoden fordert mehr denn je die Konsistenz und Durchgängigkeit von Engineering-Daten. Die Sicherheitsanforderungen sowie die mechanischen Eigenschaften und Steuerungslogik müssen miteinander in Beziehung gesetzt werden, um das Maschinenverhalten umfassend nachvollziehen zu können. Und genau hier kommt die Verwaltungsschale ins Spiel. Diese gewinnt zunehmend an Bedeutung, denn so wird eine standardisierte digitale strukturierte Bereitstellung von Informationen über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine hinweg möglich. Nur so werden die sicherheitsrelevanten Daten als nutzbare Basis bereitgestellt.
Physikalische Simulation als Grundlage sicherheitsrelevanter Betrachtungen
Die physikalische Simulation ist ein wesentlicher Baustein der modernen virtuellen Inbetriebnahme. So werden statt rein sequenzbasierter Modelle hier mechanische Systeme auf Basis physikalischer Gesetzmäßigkeiten abgebildet. Simulationsplattformen wie iPhysics arbeiten konsequent nach diesem Prinzip, denn Bewegungen werden aus bestehenden Kräften, Massen und Randbedingungen berechnet.
Achsen, Roboter oder Fördertechnik reagieren im Modell genau wie in der realen Anlage. Massenträgheit, Reibung, Dämpfung oder Kollisionen beeinflussen das Bewegungsverhalten direkt. So entsteht ein dynamisches System, das sich entsprechend der realen Maschine verhält. Die Steuerungssignale führen also nicht einfach zu Zustandswechseln, sondern wirken auf ein realistisches physikalisches System, das entsprechend reagiert.
Gerade für das Safety Engineering ist diese Art der Modellerstellung besonders relevant. Die vorhandenen Sicherheitsfunktionen beziehen sich häufig auf physikalische Größen wie Geschwindigkeit, Position, Beschleunigung oder Abstand. Und gleichzeitig hängen diese Parameter direkt von den mechanischen Eigenschaften der Maschine ab. Ein Not-Halt ist beispielsweise kein rein logisches Ereignis, sondern ein physikalischer Vorgang, bei dem Bewegungsenergie durch Bremsmomente und Reibung abgebaut wird. Automatisierungstechnik von Beckhoff ermöglicht die effiziente Entwicklung ressourcenschonender Verpackungsmaschinen, verkürzt Konstruktionszeiten und senkt Kosten – für innovative Lösungen und nachhaltige Produktionsprozesse. ‣ weiterlesen
Vorsprung im Packaging
Oftmals werden diese Zusammenhänge erst während der realen Inbetriebnahme sichtbar. Sicherheitsfunktionen werden während der Maschinenentwicklung implementiert, aber ihr tatsächliches Verhalten unter realen dynamischen Bedingungen ist nicht ausreichend vorhersehbar. Nur mit einer physikalischen Simulation können solche Effekte bereits im virtuellen Modell analysiert werden. Stillstandswege, Verzögerungen oder dynamische Lastzustände stehen so schon während der virtuellen Inbetriebnahme zur Verfügung.
Verwaltungsschale als strukturierte Datenbasis für Safety
Die sicherheitsrelevanten Aspekte sollten systematisch in die Simulation integriert werden. Dies ist nur mit einer strukturierten Bereitstellung der entsprechenden Daten möglich. In der Realität ist es aber häufig so, dass die Safety-Informationen oftmals nicht zentral zur Verfügung stehen. Risikoanalysen, Sicherheitsfunktionen und Grenzwerte werden in unterschiedlichen Tools hinterlegt und sind nur eingeschränkt miteinander verknüpft.
Um diesem Dilemma zu entgehen, bietet die Verwaltungsschale einen Ansatz für eine durchgängige Datenstruktur. Sie organisiert die vorhandenen Informationen in standardisierten Submodellen und stellt diese als maschinenlesbare Daten zur Verfügung. Für das Safety Engineering bedeutet dies, dass sicherheitsrelevante Inhalte wie Gefährdungen, definierte Sicherheitsfunktionen oder -anforderungen strukturiert abgelegt werden können.
Zusätzlich können mithilfe der Verwaltungsschale Parameter wie maximale Geschwindigkeiten, zulässige Bewegungsbereiche oder sicherheitsrelevante Abstände definiert werden, die für die physikalische Betrachtung relevant sind. Diese Parameter können direkt mit den entsprechenden Komponenten eines Simulationsmodells verknüpft werden.
Gerade in physikalischen Simulationsumgebungen wie iPhysics entsteht dadurch ein konsistenter Datenfluss. Die relevanten Sicherheitsanforderungen werden nicht isoliert betrachtet, sondern im direkten Zusammenspiel mit einem physikalischen Maschinenmodell analysiert. Auch können Änderungen an Sicherheitsparametern direkt in das Simulationsmodell übernommen und dort virtuell getestet werden.
Safety-Analyse im physikalischen Maschinenmodell
Durch die Verbindung von Safety-Beschreibungen und der physikalischen Simulation wird eine neue Qualität der Analyse möglich. Sicherheitsfunktionen werden nicht nur auf Logik überprüft, sondern können direkt zusammen mit den Maschinenbewegungen betrachtet werden.
