Um die Anlage mit minimalen Betriebskosten zu betreiben, soll die Ressourcen-/ Energie-Effizienz der Betriebsanlage mit passenden Werkzeugen gesteigert werden. Mit einem Digitalen Zwilling der Anlage kann die Effizienz der Anlage unter idealen Testbedingungen analysiert werden.
Dazu werden die wesentlichen Parameter und ihre Wirkmechanismen für den Ressourceneinsatz in einem Modell der Betriebsanlage nachgebildet. Ein integriertes Prozessmodell (Abwasserverfahrenstechnik, maschinentechnische Ausrüstung, aktuelle MSR Technik) kann neben Planungs- und Optimierungsmaßnahmen auch direkt zur Verbesserung des Betriebes eingesetzt werden.

Für diese Anwendungen wird aus einem Simulationswerkzeug, das ansonsten offline eingesetzt wird, ein Simulationsmodell, das an das Automatisierungssystem der Anlage gekoppelt wird und in Echtzeit Daten austauscht und simuliert.

Virtuelle Inbetriebnahme von Automatisierungstechnik

• SPS und SCADA werden programmiert
• Test des SPS-Programms gegen einen simulierten Prozess
• Kopplung von SPS und digitalem Zwilling (e.g. offene Plattform ifakFAST)
• risikofreies Testen von Extremsituationen
• höhere Qualität des endgültigen SPS- Programms
• deutlich reduzierte Arbeitszeit vor Ort bei der Inbetriebnahme des Automatisierungssystems
• bessere Zusammenarbeit von Betrieb, Automatisierung und Verfahrenstechnik

Modellbasierte Betriebsführung

• Realisierung modellbasierter, prädiktiver Regler unter Nutzung des „Digitalen Zwillings“ (MBPC)
• Vorteile

> sehr flexibel einsetzbar für unterschiedliche Anforderungen
> einfach zu erweitern auf multivariate Regelung (MIMO)
> kann sehr transparent gestaltet werden

• Anwendung zur

> Kläranlagensteuerung (Prädiktive Ammonium-Regelung)
> Kanalnetzsteuerung

Für das Assistenz-System wird die Einrichtung eines Modells der Betriebsanlage benötigt. Für die Einrichtung des Modells sind erprobte Werkzeuge verfügbar. Anschließend wird der Digitale-Zwilling validiert. Das Modell muss an das Automatisierungssystem gekoppelt werden. Bevorzugtes Instrument hierzu ist OPC UA.

Für den Anwendungsfall virtuelle Inbetriebnahme ist zu prüfen, ob ein besonders anspruchsvolles MSR Konzept umzusetzen ist (SBR-Anlage, extreme Ablauf-Anforderungen) die zur Qualitätssicherung eine virtuelle Inbetriebnahme nahelegt.

Für den Anwendungsfall prädiktive (modellbasierte Regelung), ist zu prüfen, ob sich die erreichbare Performance-Verbesserung im Vergleich zur Performance einfacherer MSR Konzepte (klassische MSR aber optimiert mit einem Digitalen Zwilling) im Vergleich zum Aufwand lohnt.