Anlagen werden immer komplexer, unvorhergesehene Probleme können die Inbetriebnahme dadurch verzögern und letztendlich die Gesamtkosten eines Projektes enorm erhöhen. Um frühzeitig Probleme zu lösen und um eine geplante Fertigstellung zu gewährleisten, bringt eine Virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) zahlreiche Vorteile. Sie ermöglicht es unter anderem, das Automatisierungssystem im Vorfeld zu testen und zu optimieren, noch bevor es in der realen Welt gebaut und eingesetzt wird. Die Funktions- und Leistungstests, aber auch kritische Zustände, wie etwa Fehlerauflösungen nach Störungen, werden simuliert. Bereits in der Entwicklungsphase lassen sich dadurch konkrete Aussagen über das Verhalten des Systems treffen, wie zum Beispiel die Auslegung der Pufferstrecken, damit ein Leerlauf vermieden wird. Denn eines ist klar: Die Anlage muss effizient sein!

In einer speziellen, leistungsfähigen Software wird ein virtuelles Abbild der zu entwickelnden Maschine bzw. Anlage erzeugt. Dabei wird anhand von Engineeringdaten aus Layout- und Elektroplanung sowie 3D-Konstruktionsdaten das zu simulierende System realitätsnah abgebildet. Ziel ist es, eine 3D-Simulation des Gesamtsystems mit einem identischen Verhalten zur (künftigen) realen Maschine darzustellen. Die Praxiserfahrung zeigt, dass sich z. B. eine Portalladeranlage innerhalb weniger Personentage visualisieren lässt, denn eine interaktive 3D-Simulation kann Verhaltensweisen sehr viel besser vermitteln als ein Stapel von Dokumenten. Zudem können Bearbeitungszeiten der Maschine simuliert werden, was vor allem bei langen Laufzeiten im realen Betrieb eine Schwierigkeit darstellt. So werden Missverständnisse hinsichtlich Kundenzielen, Systemverhalten sowie der notwendigen Informationen zwischen Kunden und dem Ingenieurteam deutlich reduziert. Ein weiterer Vorteil ist die unbegrenzte Verfügbarkeit von Werkstücken und Materialbehältern, denn in der realen Welt stehen diese oft nicht zur Verfügung, wodurch ein vollständiger Leistungstest erst im Produktionsumfeld möglich ist. Dann ist es allerdings oft schwierig, ausreichend Zeit für Optimierungen zu finden.

Vorteile der VIBN sind nicht zuletzt der zeitliche und damit finanzielle Gewinn der realen Anlageninbetriebnahme. Die Durchlaufzeiten bei der Inbetriebnahme werden effektiv minimiert, die Qualität der Anlagen und Maschinen hingegen optimiert. Nicht zuletzt erleichtert die VIBN, die komplexen Abläufe in Echtzeit zu simulieren. Die definierten Belastungs- und Störungsszenarien liefern zuverlässige und miteinander vergleichbare Ergebnisse – ohne Abhängigkeit vom Bediener des Simulationsmodells. So sind Schulungen von Anlagenbetreibern bereits während der Simulation möglich, noch bevor die Anlage fertiggebaut ist. Auch das beschleunigt den Prozess der Inbetriebnahme enorm.

Die Arbeitsschritte der Virtuellen Inbetriebnahme werden parallel ausgeführt, typischerweise in mehreren Schleifen, beginnend mit der „groben“ Modellierung bis hin zu einer verfeinerten virtuellen Darstellung der Anlage mit einer ausreichenden Genauigkeit. Zugleich werden auch dasselbe Steuerungssystem sowie dieselbe Steuerungssoftware, sowohl in der Simulation als auch im realen Automatisierungssystem, genutzt. In der Praxis bedeutet dies, dass eine SPS oder die Roboter-Steuerungshardware des realen Systems auch in der Virtuellen Inbetriebnahme Anwendung findet.