SIMIT Simulation Framework V8.0

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1 Verbesserte Effizienz und Profitabilität in Automatisierungsprojekte SIMIT Simulation Framework V8.0 siemens.com/answers

2 Simulation für virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) Eine vielversprechende, effiziente Technologie Kosten durch mangelnde Qualität im Engineering, durch ungenügende Systematik und Werkzeuge für Test & Validierung Softwarefehler Anteil bei der Inbetriebnahme 15-20% des Projektausführung-Aufwands 90% der Inbetriebnahmezeit eines Projektes werden nur für die Automatisierung verbraucht Source: Contribution of control software to project delay Wünsch, G. (2008). Methoden für die Virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Produktionssysteme, PhD thesis, Technische Universität München, Herbert Utz Verlag, ISBN , München, Germany 70% dieser Zeit sind nur aufgrund von vorhandenen Software-Fehler im Engineering notwendig Virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht umfassende Tests und Validierung und hilft ein Null-Fehler Engineering aus dem Engineering-Büro zu erreichen Potentielle Reduzierung bei der Inbetriebnahme: à 9,5% - 12,5% von gesamter Projektzeit Seite 2

3 SIMIT Simulation Framework Höhere Qualität, kürzere Projektlaufzeit, weniger Kosten und Risiken Qualität SIMIT Simulation Framework V8.0 Kosten Bessere, frühere Spezifikationsklärung Früherer step-by-step, modularer Test & Validierung des Engineerings Termintreue Weniger last-minute Änderungen in schwieriegem Umfeld Keine vergessene Simulation im Automatisierungsprojekt Zeit Einfaches, schnelles Simulationsdesign Kürzere Zeiten beim Engineering und IBN Testen auch ohne HW möglich Kürzerer Projektdauer Reduzierte Projekt- Kosten Höhere Projekt-Qualität Keine Hardware-Aufbaukosten und Zeit für den Test (HW) Kürzere IBN (und deren Kosten) Keine Risiken von Schäden (an Personal und Anlagen) Keine Verzögerungspenale Geringer Zeitaufwand für Simulationsdesign à Usability, Bibliotheken à Maximale Wiederverwendung von Engineering-Daten Hohe Wiederverwendbarkeit des initialen Aufwands Seite 3

4 Wann soll mit Simulation und virtuelle Inbetriebnahme gestartet werden? Je früher desto profitabler Konventionelles, sequenzielles Engineering Workflow Design Engineering FAT Inbetriebnahme Betrieb Engineering und virtuelle Inbetriebnahme Design Engineering Virtuelle FAT Inbetriebnahme Betrieb Inbetriebnahme Simulation-aided Engineering mittels Virtuelle Inbetriebnahme Workflow Design Simulation-aided Engineering Virtuelle Inbetriebnahme FAT Inbetriebnahme Betrieb Grösste Profit und Zeit- Reduzierung wenn früh gestartet wird im Engineering Zeit Reduzierte Projektzeit und Kosten Seite 4

5 SIMIT Simulation Framework Der Mehrfache Nutzen von Simulation entlang des Anlagen-Lebenszyklus Simulationsimplementierung für die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN), parallel zum Engineering und entlang des Anlagen- Lebenszyklus Plant & Process Design Partiale VIBN Basisengineering Klärung der Spezifikationen Inbetriebnahme Detail- Engineering Abschluss Test & Validierung Abschluss VIBN (Test & Validierung, FAT) IBN Fernunterstützung mit virtuelle Schatten- Anlage Simulations-basiertes DCS-Operatoren Training vor dem Anlagen-Startup Virtuelle Anlage Engineering-Büro Migration/ Modernisierung Betrieb Simulationsbasiertes DCS- Operatoren Training parallel zum Betrieb Modifikation & Optimierung VIBN bei Austausch von Anlagen- Ausrüstung VIBN von geänderten Prozessen Reale Anlage VIBN von Anlagenerweiterung bzw. neuer Produktionslinie Wiederverwendung von Simulations-Assets beim nächsten Projekte Seite 5

6 Aufbau einer virtuellen Anlage mit SIMIT Simulation Framework Flexible und offene Konfiguration für alle VIBN Applikationen und Bereiche Virtuelle Anlage für Modellierung Anlage/Einheit/Zelle/Linie Virtuelle Inbetriebnahme des Automatisierungsprojektes Reale Automatisierung Prozess Konti/Batch SIMIT Simulation Framework I/Os Simulation Gateway PLCSIM (SiL) Emulierten Controller <= 8 Nebenprozesse, Logistik Plant Simulation Sensor & Aktoren Simulation PROFIBUS/PROFINET PROFISafe Gateway Realer Controller (HiL) Prozessequipment, Machinen (OEM s) NX MCD Feld-Kommunication Simulation Simulation Units (HiL) Automatisierungs- Ausrüstung und Prozessverhalten-Simulation Gateway Emulationsplattform (SiL) & Lösung Große Projekte > 8 50 Controllern High-End OTS Fertigung Process Simulate Offener Datenaustausch OPC, Share Memory RCI Remote Control Interface (Synch.) 3rd.Party Applications High-Fidelity Prozesssimulation Seite 6 * HiL: Hardware-in-the-Loop (real controller) SiL: Software-in-the-Loop (emulated controller)

7 SIMIT Simulation Framework für Virtuelle Inbetriebnahme und DCS-Schulung Flexibilität, einfache Handhabung, Designeffizienz und Offenheit Standard Produkt mit SIMATIC globalem Support Komfortable Tools & Funktionen Komplett: Design, Runtime, HMI, Reports Anwender-spezifische Komponenten Konfiguration: Bus, reale/ emulierte Controller, optionale Pakete Umfassende Basisbibliotheken mit ready-to-use Komponenten Best-in-class Usability: graphische Drag & Drop Modellierung/Portal-Look Effiziente automatische Modellierung und re-use: Import, Templates, CMT* Schnelles Anwendungspez. Design mit FLOWNET/CONTEC Standards: XMLimport, OPC-, SHM- Schnittstellen; RCI** Skalierbare Modellierung Signal-, Gerät-, Prozess-Ebene Zugeschnitten für Automatisierer Real-time Simulation, getrennt von Automatisierung Flexibilität Einfache Handhabung SIMIT Simulation Framework Designeffizienz Offenheit Seite 7 *CMT: Control Module Type **RCI: Remote Control Interface

8 Highlights V8.0 Fortsetzung basierend auf den etablierten SIMIT Simulation Framework Stärken Einfache Handhabung Designeffizienz Flexibilität Offenheit Verbesserte Usability Erweiterte Modeling & Performanz Neue Portal-Style Effizientere automatische Modellierung Aufgaben-orientierte Sicht PCS 7 (APL, CMT-Templates) Online Dokumentation IO-Ebene für TIA-Portal Neue Komponente: Simulationsauslast, Zählen (FM350-1), Zufallsgenerator mit Normale Verteilung CDL: Create Device Level Modify in Run, Last-Status Information Virtual Time - schnell/langsam Modus Flexiblere Konfiguration Offenheit Unterstützung S7-1200/-1500 (HiL) mit TIA Portal V13 Windows 7 32 & 64 bits Support VMware Support ESXi V5.1 Neue Remote Control Schnittstellen RCI für 3rd-party Applikationen (mit bidirektionale Synchronisierung für co-simulation) Seite 8

9 SIMIT Simulation Framework für virtuelle Inbetriebnahme Einfach, schnell und flexible Design und Konfiguration Bis zur komplette Anlage SIMIT simuliert was SIMATIC automatisiert mit strukturiertem Simulation Design von I/O- bis zum Prozessebene Anlagenautomatisierungsebenen Simulation und Modelierungsebene SIMIT Simulation Framework Flexibles, strukturiertes Design Plant Automation Level Automatisierungsebene E/A Steuerungen Signalsimulation Controller Schnittstelle (HiL) Emulierten Controller Schnittstelle (SiL) Signal Gateway, Datenschnittstelle PROFIBUS -, PROFINET- Schnittstelle Reale oder emulierte Controller Datenaustausch OPC / SHM*, RCI** Plant Automation Level Feldebene Sensoren Aktoren Prekonfigurierte Modelle Antriebsverhalten Sensorverhalten Simulationskomponente STANDARD Bibliothek (generisch) SENSORS und DRIVES Bibliothek Plant Automation Level Prozessebene Prozesseinheiten Equipment, Maschinen Prozesse Verhaltensmodelierung Prekonfigurierte Modelle Automatisches Design Manuelles Design Modelierungseditoren und Bibliotheken STANDARD (generisch) SIMIT FLOWNET Bibl. (optional) SIMIT CONTEC Bibl. (optional) Seite 9 * SHM: Shared Memory ** RCI: Remote Control interface

10 SIMIT Simulation Framework Umfassend, flexible und offen für die virtuelle Inbetriebnahme Simulations-Design, -Runtime und -HMI Anlagenautomatisierungsebenen Test & Validierung eines Automatisierungsprojektes SIMIT Simulation Framework Flexible Konfiguration und Testaufbau Automatisierung E/A Logik HiL Hardware-in-the-Loop SIMATIC S7/PCS 7 (-300/-400/-410,-1200/-1500) HW-Config. Automatischer Signal-Import Plant Automation Level Feld Regler Sequenzen Verriegelungen Operatorbedienung Alarme Simulation Unit für PROFIBUS-/ PROFINET- Kommunikation SiL Software-in-the-Loop PLCSIM Gateway für S7-300/-400/-410 emulierte Steuerung Control and Visualization Direkte Visualisierung auf der OS Prozess Displays und Meldungen Spezifische Visualisierung/HMI der Simulation Automatische Simulationssteuerung und Ablauf Testschritten und Ergebnis Logging Seite 10

11 SIMIT Simulation Framework Graphische Benutzerschnittstelle, neuer Portal Style einfach von Anfang an Aufgaben-orientiert Bediener-Dialog Schnittstellen- Konfiguration Simulationsmodell erstellen Automatische Modellierung Nächster Schritt: Geführter Konfigurations- Dialog Hilfe-Funktionen Diagnose Erste Schritte Installierte Software Hilfe Sprachen Auswahl Auswahl der konventionellen Projektsicht Seite 11

12 SIMIT Simulation Framework Reduzierter Simulationsdesign-Aufwand für PCS 7 Projekte APL und CMT Support Verbesserte Effizienz mit PCS 7 Import von PCS 7 Projekte : Vorschau-Fenster in SIMIT Prozessobjekte aus der PCS 7 APL Bibliothek, wie Ventile und Motoren sind verfügbar als Simulations- Modellvorlage in SIMIT Import Mechanismen mit XML-file Import unterstützten zusätzlich die PCS 7 Control Module Types Varianten bei CMT-Vorlage werden dabei berücksichtigt Schnell: zuerst Export von PCS 7 Project XML, dann direkte Import ins SIMIT à Komplette Sensor-/Aktor-Ebene wird automatisch generiert innerhalb wenigen Minuten Seite 12

13 SIMIT Simulation Framework Simulation Runtime spart Zeit, sowohl in Design als auch in Run Simulation Runtime Simulation Design bleibt verfügbar während RUN einer Simulation Modify-in-Run: eine laufende Simulation kann auch weiter editiert werden Simulation Run control (ACI) (Script-basierte Ausführung einer Simulation) Projekt Archivieren ist auch während RUN möglich Globale Änderung von Zeitscheiben (project-, folder-, diagram-level) Control Highlights Virtual Time Management (VTM) Schneller / Langsamer Snapshot Werkzeug zum Speichern und Laden von bestimmten Simulationszuständen Zeitredutierung beim Simulation Tuning Kein Zeitverlust durch Abwarten Optimierte Simulation Runtime Einfachere Tuning/Debugging (im langsamen Modus) Seite 13

14 SIMIT Simulation Framework Simulation Runtime Optimierung Optimale Simulationslast Simulationsauslast in Runtime ist in der Statusleiste mit einem animierten Symbol dargestellt Simulationsauslast ist auch als Bibliothekskomponent zwecks detaillierte Analyse verfügbar Dashboard-Fenster um die Simulationslast der verschiedenen Zeitscheiben im Detail zu visualisieren Control Simulation Framework Performance Unterscheidung zwischen Berechnungszeiten und CPU-ticks, um differenziert feststellen zu können ob die Berechnungsauslast zu hoch oder die Wahl der Zeitscheiben zu niedrig ist. Der Benutzer sieht die Auslast- Details pro Komponente, Solver oder Gateways Hilfreich bei grösseren Simulationen, ermöglicht eine selektive Ressourcen-Optimierung Seite 14

15 SIMIT Simulation Framework Offenheit bei Co-Simulation mit 3 rd -party Software Seite 15 Remote Control Interface inkl. Virtual Time Management Selektierbarer Arbeitsmodus Asynchron Jeder Simulator berechnet, wenn erforderlich, ohne Synchronisierung zwischen beiden Simulatoren Synchron Die richtige Reihenfolge der Berechnungen für jeden Simulator ist berücksichtigt und beide Simulatoren sind synchronisiert. Remote control interface SIMIT kann einen anderen Simulation-Client steuern (Master) SIMIT kann von einem anderen Simulation-Client (Slave) gesteuert werden Virtual time Management mit RCI kombinierbar Berechnung schneller als Echtzeit Berechnung langsamer als Echtzeit SIMIT Simulation Framework Flexible und einfache Konfiguration (Master/Slave, synchron/asynchron) Beispiele von Co-Simulation 3 rd -Party Simulator NX MCD Process Simulate Plant Simulation Runtime-Performanz auch für Co-Simulation Use-Case Einfacheres Tuning von Co-Simulation im langsamen Modus

16 SIMIT Simulation Framework - Skalierbares und Modulares Angebot Für eine progressive Implementierung von der Virtuellen Inbetriebnahme-Strategie SIMIT Simulation Framework Kundenanforderungen Funktionsumfang (Highlights) Ultimate Import für automatisches Design mit PLM-/Engineering-Daten Anwender-spezifische Komponente Hoch performanten Datenaustausch Professional Templates-,IEA-, AdvES Import Software-in-the-Loop Test PCS 7-Projekte (Bulk Engineering) XML-based Templates Component-Type Editor (Eigene Komponenten Entwurf) SHM Shared Memory PCS 7 Libraries Templates V8.0, PCS 7 APL, CMT Bereichsspezifisch (Prozess) SIMIT- FLOWNET Bereichsspezifisch (Förderung) SIMIT- CONTEC Schnittstellen zu 3rd-party HW/SW Daten-Austausch: PLCSIM, OPC Standard Hardware-in-the-Loop Test S7 / PCS 7 Standard Automatisiertung (HW-config. import) Bibliotheken: STANDARD, DRIVES, SENSORS Buskopplungen: PROFIBUS, PROFINET, PRODAVE RT User-specific components Seite 16

17 Flexibles und skalierbares Angebot für eine minimale Investition - Mit optimaler Anpassung an die Kundenanforderungen (Pakete, Lizenzen) SIMIT Simulation Framework Basispakete Basic Packages Ultimate Professional Lizenzierung per Dongle 1 Sitz Floating Lizenz Spezielle Pakete Basic Packages Demo Software Online Kostenloser Download Demo Software CD Standard Trainer Paket (SCE) Universitäten, Bildung) Optionale Bibliotheken (bereichsspezifisch) Basic Packages SIMIT FLOWNET Prozessverhalten SIMIT CONTEC Förderungsaufgaben Lizenz- Schlüssel Lizenz- Schlüssel Simulation Unit für Feldgeräte- Simulation mit realen Controller HiL: Hardware-in-the-Loop Basic Packages PROFIBUS (2/4/8 Kanäle) PROFINET (128/256 Geräte) Basic Packages Software Update Services Spezifisch pro Basispaket-Version Basic Packages Anforderungen Windows 7 S7/PCS 7-Projekt Seite 17

18 Über das Produkt hinaus Rundum Angebote: Lifecycle Services, Support, Consulting & Projekte Standart Produkt, Nachhaltige Software Support Online & Hotline Trainings Simulation & OTS Consulting und Projekte SIMIT Simulation Framework unterstützt das SUS Product-Lifecycle Model (Software Update/ Upgrade Service) Fixe, planungsfähige jährliche Kosten Support Standart SIMATIC- Hotline Online /support.automation. siemens.com/ Trainings Regelmässige, geplante Standard Training Angebot oder auf Anfrage Pre-Sales Support: SUP PA Team Consulting, Projekte von Simulation und Emulations experten auf Anfrage: Standard Consulting Package Customer-spezifische Angebote Advanced, kundenspezifische Training Nutzen: stetig verbesserte Software und Bibliotheken Hotline 49 (0) pcs7.sss.simatic@siemens.com Contact: pcs7.sss.simatic@siemens.com Contact: simit@siemens.com Seite 18

19 SIMIT Simulation Framework - Unsere Kunden haben schon von SIMIT profitiert und bestätigen den schnellen Return-on-Investment (ROI) Holcim Cement Dotternhausen, Germany Subsea7 Aberdeen, United Kingdom 3 Wochen Eng. & Inbetriebnahme (IBN). 20% bei konventioneller IBN von 3 Wochen = 3 Tage 50% kürzere Inbetriebnahme: 1,5 Tage Angenommener Stundensatz: 100 VIBN Aufwand : 17 Wochen x 40 x 100 /Std. à ,5 Tage x 8 Std. x 100 à Kostenreduzierung 1 Controller Angenommene Anzahl IO pro Controller: 300 I/O ROI-Faktor : 68 T / 43T (Investition) à 1,1 beim ersten Projekt Gesparte Zeit bei IBN pro Controller: 2-3 Tage Std. à bis zu pro Controller Kostensenkung: 5,30 8 pro IO > 50% Kostensenkung bei der Inbetriebnahme 50% 90% Zeitreduzierung 17 Wochen frühere Inbetriebnahme 340 Fehler entdeckt während FAT 90% Seite 19 ID: ID: 15030

20 SIMIT Simulation Framework - Unsere Kunden haben schon von SIMIT profitiert und bestätigen den schnellen Return-on-Investment (ROI) BST Buck Systemtechnik Brunsbüttel, Germany Projektbeispiel 1 Projektbeispiel I/Os 4 Wochen Projektzeitreduzierung (30%) Projektzeit(Konventionell): 12 Wochen Projektzeit mit SIMIT: gesenkt auf 8 Wochen Gespart : 20 Tage à 160 Std. x 100 à Komplexe fehlersichere Sequenzen FAT-Zeit bei konventionellem Vorgehen (ohne VIBN) : 2 Wochen Zeitsenkung bei VIBN 60% von 2 Wochen: 6 Tage x 800 /tag à % Zeitreduzierung für Engineering Test Simulation bietet Schlüsselerfahrung für weitere Verbesserungen 4 Wochen Projektzeit gespart Zeit für konventionelle FAT für komplexe fehlersichere Applikationen : 2 Wochen Mit SIMIT, 60% Zeitkürzung (von 10 auf 4 Tage) Frühere Anlagen Startup 30% 60% Seite 20 ID: 15034

21 SIMIT Simulation Framework Zusammenfassung Simulation ermöglicht die virtuelle Inbetriebnahme von Engineering von Anlagen-, Ausrüstung- und Maschinen- Automatisierung Hohes Interesse in alle Industrien dank dem starken Effekt auf die Projektausführung-Effizienz und dem schnellem ROI Virtuelle Inbetriebnahme bewirkt höhere Engineering-Qualität, kürzere Inbetriebnahme Zeit und unterstützt ein besseren und früheren Training der Operatoren à es spart Zeit, Kosten und minimierte die Risiken. 4 SIMIT Simulation Framework: macht die Implementierung der VIBN einfacher, zugänglicher und profitabler Dies mit einem Standard und skalierbaren Software-Produkt Data-exchange: OPC/SHM and Remote Control Interface Data-import for simulation modeling Einfache Handhabung Flexiblen Aufbau, Skalierbare Packete und Skalierbare Investition, umfassende und modulare Angebot Optionen Einfache Handhabung, für nicht Simulationsexperten Unterstützung von Simatic S7 und PCS 7 Abgestufte Aufbau der Simulation nach Signal-, Feld- und Mit realen oder emulierten Controller Prozess-Ebenen (HiL/SiL*), flexible Kommunikation-GWs Designeffizienz * HiL: Hardware-in-the-Loop (real controller) Seite 21 SiL: Software-in-the-Loop (emulated controller) Flexiblilität Offenheit Framework an Werkzeuge, Funktionen und Schnittstellen Datenaustausch: OPC/SHM** und Remote Control Interface Reduzierte Aufwand und Zeit für den Simulationsaufbau Daten-Import für automatische Teil von Integrated Engineering Portfolio: unterstützt optimal Modellierung:.xls,.xml,.txt, die Verwendung von Engineering-Daten (Comos, S7, PCS 7) PCS 7-IEA and -CMT ** SHM: Shared memory

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Stephan Bölts Promotor PCS 7 Werner-von-Siemens-Platz Laatzen Telefon: stephan.boelts@siemens.com stephan.boelts@siemens.com siemens.com/answers SIMIT Simulation Framework_V80.pptx Seite 22