現在では、多くの企業が機械設計プロジェクトにバーチャルコミッショニング技術を採用することが可能になっています。バーチャルコミッショニングは、試運転時間の短縮、試運転コストの削減、より確実な市場投入までの時間短縮のために利用されています。用途や詳細は様々ですが、典型的なバーチャルコミッショニングプロセスには多くの共通点があります。
まず、システムレベルのモデリングツールを用いて、モデルベースのデジタルモデルを構築します。このモデルは、既存のCAD情報、またはコンポーネントライブラリを使用して実現される設計概念をもとに開発されます。このワークフローでは、システムレベルのモデリングツールであるMapleSimを使用して、CADモデルから始めるプロセスを説明します。Maplesoftによって開発されたこのツールは、CADの自動インポートが可能なため、デジタルモデルは検証済みのジオメトリから始めることができます。CADモデルがなくても、エンジニアはカスタマイズ可能なドラッグ＆ドロップのコンポーネントを使用してモデリングを始めることができます。これは、プロジェクトが初期のアイデア段階である場合に便利です。
1. MapleSimでCADモデルをインポートして作業する
CAD情報は、一緒に動く部品が融合して集合部品を作るようにグループ化することができます。このプロセスにより、忠実度は維持されますが、その後のモデリングは簡素化されます（例えば、ボルト、ベアリングなどの慣性はすべて考慮されますが、それらが取り付けられている本体にひとまとめにされます）。 これらのコンポーネントは、モデル作成時に必要な他のすべての標準およびカスタムコンポーネントと一緒に使用することができます。
2. MapleSim の 1-D モーション生成アプリを使用して、モデルのモーションプロファイルを設計する
デジタルモデルをオートメーションソフトウェアに接続する前に、シミュレーションソフトウェアを使用してモデルを調査し、機能検証のための様々な設計解析を行います。この段階でモデルは、油圧アクチュエータ、電気モータ、または事前に定義されたモーションプロファイルなど、様々なMapleSim の標準コンポーネントを使用して、作動させることができます。
3. ピック＆プレース機構に関連するコンポーネントを追加し、MapleSimでモデルの詳細度を高める
これらの動作に対する機構の応答は、さらに分析することができます。MapleSimは、パラメータスイープやモンテカルロ解析（特定のパラメータに対する設計の影響や感度を確認する）を自動化するためのアプリが組み込まれているだけでなく、独自のカスタム解析を構築できるプログラミング環境も備えています。
4. MapleSimに組み込まれたパラメータスイープアプリケーションを使用して、設計パラメータを最適化する
5. MapleSimを使用して、ピック＆プレース機構の1分あたりのサイクル (CPM) を最大化する
提案された設計で解析を行った後、エンジニアは必要なモータの規格を決定し、利用可能な部品のカタログから選択することができます。B&Rが提供するツールを使用しているエンジニアは、MapleSimを使ってSERVOsoft内で直接使用するための情報を生成できます。
6. B&RのSERVOsoftでモータ選定を行うために、MapleSimでシミュレーション結果を準備する
ロックウェル・オートメーションのハードウェアとソフトウェアを使用しているエンジニアは、MapleSimを使用してMotion Analyzerで直接使用するための情報を生成できます。
7. ロックウェル・オートメーションの Motion Analyzer でモータ選定をするために、MapleSimでシミュレーション結果を準備する
デジタルモデルに必要な詳細度は、シミュレーションの要件によって大きく異なります。詳細度の高いモデルは、作成に多くの労力を要しますが、特定の設計上の疑問に答えることができ、PLCの検証においてより現実的な性能を表現することができます。以前は、詳細度の高いモデルは作成が困難であったり、ハードウェアの検証でリアルタイムのシミュレーションが要求される場合に使用できなかったりしました。MapleSimは、シミュレーション速度に最適化されたコードを生成し、様々なバーチャルコミッショニングの要件に有用な高詳細度のデジタルツインを可能にします。
モデルの入力は、バーチャルコミッショニングのために、システムをパラメトリックに定義します。挙動の軌跡と負荷は、MapleSimの解析機能で利用可能な逆運動学方程式を使用して、設計要件とともに定義されます。これらの詳細は、モデルをFMUとしてエクスポートする際にも維持される、モデルへの入力を定義する上で重要な部分を形成しています。
8. B&R MapleSimコネクタを使用して、MapleSimモデルをB&R Automation Studioにインポートし、モデルベースの制御コードをテストする
オートメーションソフトウェアは、物理的な試運転まで待つ必要があった様々なバーチャルコミッショニングのタスクを実行できるようになりました。プラントモデルと PLC コードの両方が仮想環境にあるため、エンジニアは大規模なシミュレーションを行うことができ、様々なシナリオで PLC コードをテストする反復テストを行うことができます。エンジニアは、物理システムの機能を損なうような速度の低下、性能の問題、または安全上の問題を引き起こす可能性のあるコードのバグを探すことができます。エンジニアがパフォーマンスの問題を発見した場合、物理的な試運転では得難い透明性を持って診断することができます。
これらの技術は、設計プロセスのかなり早い段階で問題を切り分けるためのリソース効率の高い技術として機能します
この段階で使用されるもう１つの手法は、仮想PLCコードをPLCハードウェアに置き換えることです。リアルタイムシミュレーションの要件により、以前は高詳細度のモデルを必要とする多くの状況で、この手法を利用できませんでした。エンジニアは、仮想モデルに対して物理的なハードウェアをテストできるようになり、物理システムを構築する前に問題をデバッグするための別の手法を提供します。
これらの技術はいずれも物理的なコミッショニングプロセスに伴うリスクを排除するものではありませんが、設計プロセスの初期段階で問題を切り分けるためのリソース効率の高い技術として機能します。物理的な試運転とは異なり、バーチャルコミッショニングは、設計プロジェクトの他の多くのタスクと並行して実行することが可能です。プラントとコントローラの両方が、仮想空間にある間にテストを開始できるため、設計の反復にかかるコストは最小限に抑えられます。