バーチャルコミッショニングの進化 - Maplesoft Engineering Solutions

バーチャルコミッショニング(仮想試運転)の進化


誕生して以来、バーチャルコミッショニングの目的は、製造システムとPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)を統合する際に生じる問題の解決を支援することにあります。仮想モデルを使うメリットは明らかです。物理システムを実際に構築する前に、コストのかかる統合の問題を見つけることができます。しかし、そのメリットを享受ためには、仮想プラントモデルが問題のシステムを正確に表現している必要があります。この種のモデルは、以前は航空宇宙産業や自動車産業である程度の注目を集めていましたが、産業オートメーション市場ではその実装が不足していました。企業は、自社の PLC 設計手法と統合できるプラントモデルを必要としていましたが、これはプラントモデリングの初期の基準では実現できませんでした。

早くも1999 年に、研究者たちはこれらの期待されるメリットを実現できるバーチャルコミッショニング戦略を定義しようとしていました [1]。彼らは、シミュレーションツールとハードウェア PLC をペアリングして、物理システムの期待される動作の一部をデバッグすることができる「ソフトコミッショニング」と呼ばれる技術について説明しました.技術が不足していたにもかかわらず、研究者は成果を示すことができました。それ以来、一般的な制御の開発は 4 つのカテゴリに分類されています。 [1]。

  • 従来の試運転では、仮想モデリング技術を使わずに、コントローラの実機に対して、実際のシステム(プラント)を利用したテストを行います。.
  • ソフトコミッショニング(またはHardware-in-the-Loop (HIL)テスト)では、コントローラの実機テスト仮想プラントモデルを採用します。
  • Reality-in-the-Loop(リアリティ・イン・ザ・ループ、また、近年はラピッドコントローラプロトタイピングと呼ばれる)では、構築された実際のシステムに対して、シミュレーションによって動作するコントローラをテストします。
  • バーチャルコミッショニングは、シミュレーションのための仮想プラントモデルと仮想制御システムを両方使用してテストを行うプロセスです。.

 バーチャルコミッショニングの技術により、従来の試運転に必要な時間を最大75%短縮 2 

これら4つの戦略を成功させるためには、それぞれ異なる技術を必要をします。2006年には、バーチャルコミッショニングにより、従来の試運転に必要な時間を最大75%短縮できることが研究者によって示されました[2]。2010年になっても、いまだ研究者たちは、バーチャルコミッショニングプロセスへのユーザーフレンドリーなアプローチを促進するための改良に取り組んでいました[3]。彼らは、主な課題として、1) 十分なプラントモデルを簡単に作成すること、2) これらのプラントモデルをPLC開発ソフトウェアと連携させて動作させる能力、を挙げました

これらの課題にもかかわらず、現在では、ほとんどの産業オートメーション企業にバーチャルコミッショニングの導入を可能にする技術が利用可能になっています。今日では、新しい技術とソフトウェアの統合により、バーチャルコミッショニングに関連する従来の障壁が大幅に軽減されています。


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参考文献

[1] Auinger, F., Vorderwinkler, M. and Buchtela, G. 1999. “Interface driven domain-independent modeling architecture for ‘soft-commissioning’ and ‘reality in the loop’”, Proceedings of the 1999 Winter Simulation Conference, Phoenix, AZ, USA, 1, pp. 798-805.

[2] Zäh, M. F., Wünsch, G., Hensel, T. and Lindworsky, A., 2006. Nutzen der virtuellen Inbetriebnahme: Ein experiment - Use of virtual commissioning: An experiment, ZWF Zeitschrift fuer Wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 101, 10, pp. 595-599

[3] Hoffmann, Peter & Schumann, Reimar & Maksoud, Talal & Premier, Giuliano. (2010). Virtual Commissioning Of Manufacturing Systems - A Review And New Approaches For Simplification. Proceedings - 24th European Conference on Modelling and Simulation, ECMS 2010. 175-181. 10.7148/2010-0175-0181.

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