虚拟调试：为每家公司带来真正的附加值

许多中型公司要么不使用虚拟调试，要么只是偶尔在工程中使用虚拟调试，原因是很难量化这些技术的真正好处。然而，仔细观察后，很快就会发现，在所有领域都可以节省大量资金，有时每年节省数百万欧元。

虚拟调试可以发挥很大的潜力。问题和可能的改进可以在开发过程的早期发现，因此通常可以完全避免。因此，对实际机器的昂贵维修和随后的客户投诉被减少到最低限度，从而节省了时间和金钱。此外，特别是对于员工来说，这意味着如果他们不必处理耗时且通常复杂的修改，有时在客户现场，他们就有更多的时间来完成实际任务。

什么是虚拟调试

如今，虚拟调试是每个成功的机器开发过程的一部分。我们的意思是使用虚拟系统提前测试和更改施工数据、规划数据和控制软件。只有在虚拟调试成功后，一旦以虚拟方式进行更改和优化，才会开始转移到真实机器。因此，错误在开发过程的早期就被识别出来，并且可以在早期开发阶段消除。所有这些都发生在这些错误可能导致成本和时间方面的巨大额外支出之前。

基于物理的 3D 仿真是虚拟调试的基础，虚拟调试将机器的真实行为模拟为虚拟模型，理想情况下是实时的。通过这种方式，可以映射整个系统，单个机器或仅某些机器元素。这使得可视化，特别是，单个机器之间的相互作用以及与机器人或物料流等更复杂的协作。

从今天的角度来看，虚拟调试结合了开发过程中出现的所有挑战，例如不断变化的客户需求或结构的变化。即使是尚未完全开发的技术、供应商瓶颈或参与开发的人员之间缺乏沟通，也可以在虚拟调试的帮助下在早期阶段识别和避免。在开发过程结束时无需进行耗时的更改。此外，在真实机器上无法事先预见的问题不再发生。此外，无法实施的项目可以尽早停止，然后进行调整。

如今，机器的软件组件正在稳步增加。因此，在开发过程中的任何时候，都可以借助虚拟调试来表示机械、电子和软件的相互作用。通过虚拟调试，公司可以抵消不断增加的成本压力，显著减少机器启动期间的材料浪费，并避免因软件测试不充分而导致生产中断。

通过仿真进行虚拟调试

虚拟调试可以在仿真的帮助下进行。仿真软件应作为跨部门平台处于开发的中心，以始终验证当前的开发状态，并检查与其他领域的可行性。因此，机械、电气和软件部门都同时使用相同的模型，他们在自己的本地开发环境中处理这些模型，共同推进开发，并立即能够使用模拟测试交互。通过这种方式，在流程的最初阶段，以跨学科和连续的方式测试机电一体化开发的当前发展状态 - 以连续虚拟调试的形式，分小步进行。

为了使仿真软件作为跨部门平台使用有利可图，仿真必须具有与Inventor的稳定的双向接口。这在仿真软件iPhysics中得到了很好的实现。这里最大的优点是，对模拟模型的更改也可以立即在CAD系统中使用，从而消除了冗余更改模型的需要。通过连接各种控制、驱动和机器人运动学，这些已经在实际条件下的虚拟调试过程中进行测试，并在必要时进行调整。

利用虚拟调试的潜力

以最佳方式使用虚拟调试可以对公司的几乎所有领域产生积极影响。实践证明，生产力领域，特别是质量和时间因素，具有巨大的潜力，如果不正确使用虚拟调试，这些潜力将一直未得到利用。

生产力

在生产力方面，机器概念和机器行为的早期保护可以降低人和机器的风险。因此，由于改进的沟通以及通过早期知识进行故障排除的努力，可以大大减少协调工作。在虚拟调试的帮助下，可以在流程的早期开发最佳程序，因为可以快速轻松地运行不同的变体。由于员工满意度的提高，生产力也得到了提高，因为他们现在可以专注于实际任务。借助虚拟调试和与开发并行创建的数字孪生，可以在虚拟机开发的同时为客户提供培训。快速转换为新产品也可以在虚拟模型上预先测试，并在操作过程中快速实施。

质量

在质量方面，公司可以从质量成本的显着降低中受益，因为所有带有要安装的软件的机器元件都已经在早期阶段进行了测试。最终，该公司能够为客户提供更高质量和更复杂的机器。因此，客户将不必处理后续的返工、更正和修改。即使在开发阶段，也可以在任何时候与客户协调各个步骤，并使用数字孪生讨论批准。数字孪生的存在使机器即使在静止时也能快速识别问题。此外，预先经过虚拟测试的解决方案可以转移到实际机器上。

时间

在时间方面，整体开发时间的显着缩短以及对交付日期的相关遵守说明了虚拟调试的使用。特别是由于并行工程，例如PLC编程向前推进，导致生产时间缩短了70%。虚拟调试和数字孪生也大大减少了故障排除和纠正潜在错误的时间。员工可以在客户现场花费更少的时间，因为许多问题已经可以在数字孪生或虚拟模型的帮助下得到解答。因此，员工也能够更快地专注于新项目。

利用巨大的节约潜力：一个实际的例子

为了实际量化这种潜力，首先在一家模范机器制造商处进行了盘点。确定了流程指标，如生产时间、投诉和错误率、正在进行的项目的 KPI 和人员成本。然后开发了一个客户特定的概念，其中包含一套使用仿真的规则，展示了如何在公司内部以最佳方式锚定和实施虚拟调试。

项目开始一年后，再次确定了这些关键数字，从而量化了实现的节约。如果您现在比较确定的关键数据，无论是否使用虚拟调试，很明显，在这个例子中，客户通过伴随开发过程的完整实施节省了约250万欧元。这些成本中约有三分之二可归因于员工生产力的提高，这主要是由于概念的早期验证和避免不必要的活动，如故障排除。26%的节约是通过提高质量以及通过减少客户投诉和错误消息来衡量质量成本的降低来实现的。8%是由于增加了对交货日期的遵守和合同罚款的减少而节省了费用。该计算表明，相对较低的虚拟调试费用和额外的员工能力被公司许多领域的效率大幅提高所抵消。

虚拟调试还有助于减少流程中的隐形浪费，从而显著提高生产率、遵守交货日期和质量。然而，只有在流程中全面深入地实施虚拟调试，才能充分发挥这种潜力。

在非盟网站上了解更多信息。

在学习工商管理后，Beate Freyer在宝马公司的研发部门工作。2002 年，她转到管理咨询公司保时捷管理咨询公司，并于 2005 年底转到 ROI Management Consulting AG。2009年，Beate Freyer与Georg Wünsch博士一起创立了machineering，此后他们将其扩展为一家敏捷，创新的公司。