På uppdrag av Projektengagemang AB i Skövde har detta projekt genomförts för att studera möjligheten att kvalitetssäkra automationsprojekt bättre med hjälp av emulering. I projektets sammanhang innebär det att representera hela eller delar av automationssystemet virtuellt. För att lyckas med projektet har forskning inom områden som projektledning och virtuella miljöer studerats för att undersöka vad som i dagsläget är möjligt att genomföra. Med hjälp av litteraturen utformades ett intervjuprotokoll för genomförande av en intervjustudie. Beställande och levererande företag av automationsutrustning har bidragit för att ge en realistisk bild av hur automationsprojekt genomförs, kvalitetssäkras samt vad som idag är problematiskt. Sammanställningen och analysen av intervjustudien tyder på att vikt skall läggas vid planering och nedbrytning av projekt, för att ha en tydlig plan från början. Samt att virtuella miljöer kan användas för att testa programkod tidigare i projekt, alltså i mindre kritiska lägen. Efter en granskning av Projektengagemangs förutsättningar i förhållande till intervjustudien framkom att det finns brister och förbättringspotential gällande programstruktur och kvalitetssäkring. Förslaget för att öka kvalitetssäkringen med hjälp av emulering innefattar skapandet av ett arbetskoncept där en emuleringsmodell tillsammans med en kravspecifikation används för framtagning av ett grundprogram. Samt att företagets konstruktionsgranskning utökas till att inkludera kontroll av både programmering och eventuell emuleringsmodell. I förslaget till Projektengagemang lämnas 2 olika konfigurationer som skulle kunna användas för att inkludera skapandet och användning av emuleringsmodeller i projekt. Vilket skulle öka kvalitetssäkringen markant. I dagsläget påverkas inte ledtiden markant med införandet av emulering, dock finns möjligheten på längre sikt. Ytterligare kravställningar behöver tas i beaktning innan val av mjukvaror sker, eftersom förutsättningarna för varje projekt påverkar byggnationen av en emuleringsmodell.

Det traditionella sättet att programmera industriella styrsystem har alltid varit ettkostsamt och oförutsägbart sätt att driftsätta produktionsutrustning. Detta beror påatt styrsystemen programmeras parallellt med driftsättningen som sker sent iprojektet vilket inte ger mycket rum för misstag. I det här examensarbetet har enstudie gjorts på hur programvaran SIMIT kan användas för virtuell driftsättning.Genom att använda SIMIT för att skapa en digital tvilling som kan simulera signaler iproduktionen. Detta ska då leda till att programmeringsfel och design fel som annarskan uppstå vid en traditionell driftsättning kan minskas.Undersökningen inkluderade vilka typer av komponenter som är lämpliga attsimulera med hjälp av SIMIT. Hur SIMIT kan användas på bästa sätt för att skapa endigital tvilling som klarar av att simulera signaler i en produktion. Om det går attskapa en automatiskt genererad modell som är tillräckligt bra föra att användas i ettFactory Acceptens Test (FAT). Om det är möjligt att använda ett skript somautomatiskt testar digitala tvillingen med styrsystemen. Om det är möjligt attansluta SIMIT till ett Manufacturing Execution System (MES) och SupervisoryControl And Data Acquisition (SCADA) system. För att undersöka detta gjordesflera tester där olika funktioner i SIMIT användes för att skapa en digital tvilling aven monteringscellen.I undersökningen har flera olika sätt att skapa en digital tvilling undersökts där olikafunktioner i SIMIT har testats i delmoment. Utifrån resultaten har slutsatser dragitsbaserat på vilket sätt som är lättast, vilket sätt som ger bäst resultat och vilket sättsom fungerar.Slutsatsen av studien är att SIMIT är en lämplig mjukvara för att simulera signalernaför komponenter som inte har ett eget styrsystem t.ex. kameror, knappar, motorereller säkerhetskomponenter. Det bästa sättet att skapa en digital tvilling är attkombinera SIMIT med andra mjukvaror som kan simulera komponenterna som hareget styrsystem. Det gick inte att använda skript funktionen för att automatiskt testakoden för styrsystemen utan att ha en helt fungerande simulering för helamonteringscellen. I undersökningen av automatiskt genererade modell framgick detatt det inte gick att skapa en automatiskt genererad modell som gick att använda iSIMIT. I undersökningen av att simulera signaler från högre nivåer av automationssystemet som t.ex. MES och SCADA systemen, framgick det att det går att kopplaSIMIT till både MES och SCADA systemet. / The traditional way of programming industrial control systems has always been acostly and unpredictable way of commissioning production equipment. This isbecause the control systems are programmed in parallel with commissioning, whichtakes place late in the project, which leaves little room for error. In this thesis, astudy has been made on how the SIMIT software can be used for virtualcommissioning. By using SIMIT to create a digital twin that can simulate signals inproduction. This should then lead to a reduction in programming errors anddesigner errors that can otherwise occur in a traditional commissioning.The survey included what types of components are suitable to simulate using SIMIT.How SIMIT can be used in the best way to create a digital twin that can simulatesignals in a production. If it is possible to create an automatically generated modelsthat are good enough to be used in a Factory Acceptance Test (FAT). If it is possibleuse a script that automatically tests the digital twin with the control systems. If it ispossible to connect SIMIT to a Manufacturing Execution System (MES) andSupervisory Control And Data Acquisition (SCADA) system. To investigate this,tests were carried out to create a digital twin for an assembly cell.In the survey, several different ways of creating a digital twin have been done wheredifferent functions of SIMIT have been tested. Based on the results, conclusions havebeen drawn based on which way is easiest, which way gives the best results andwhich way works.The conclusion of the study is that SIMIT is a suitable software for simulating thesignals for components that do not have their own control system, e.g. cameras,buttons, motors or safety components. The best way to create a digital twin is tocombine SIMIT with other software that can simulate the components that havetheir own control system. It was not possible to use the script function toautomatically test the code for the control systems without having a fully functionalsimulation for the entire assembly cell. In the investigation of automaticallygenerated models, it appeared that it was not possible to create an automaticallygenerated model that could be used in SIMIT. In the investigation of simulatingsignals from higher levels of the automation system such as e.g. MES and SCADAsystems, it appeared that it is possible to connect SIMIT to both the MES and theSCADA system.

The digitalization trend is popular in the industrial world because of the efficiency of the monotonous working standards and conditions. Industry 4.0 is frequently brought up and discussed in the industries, more precisely, how the new genera- tion's working methods will be carried out in the industry. In the industrial sectors, there is a strong confidence that digitalization will gain a strong foothold in the near future.The University of Gävle (“University”) will develop the robot lab during the spring of 2020 with several different activities, including visiting, research and education. The reason for the project is that the laboratory has more than 400 visitors per year, an increased demand for flexible learning, automation robotics and digitalization are areas of rapid development and the volume of research in the subject is growing. The development work aims to visualize and simulate automation solutions in the laboratory. In addition, a hardware control system, ABB (AC 800), will be con- nected to the Human-Machine Interface ("HMI"). This project aims to create a pro- ject in a simulation environment and connect it to the physical environment, i.e., to connect it to PLC.To achieve the purpose of this project, examples and development trends in Cyber- physical Systems (“CPS”) regarding simulation and visualization of automation solu- tions will be discussed and an evaluation of system identification methods that can be used in system modeling of the demonstration equipment will be made.In this project, a system will be modelling so that product demonstration in the ro- bot laboratory at the University can be controlled remotely or via remote. To be able to demonstrate the entire chain from simulation environment to physical envi- ronment, it is necessary to program the PLC via the TIA portal. Programming lan- guage for the PLC should Ladder Diagram (“LD”) be used, which is the most com- mon and graphical PLC programming method. System identification and errors of the system should be checked by visualizing via Factory I/O or the University’s own software, where all equipment is implemented.Creating intelligent machines requires sensor units and actuators such as RFID, vi- sion units and robotic arms. All of these elements require further research as well as careful examination of the content of international standards and specifications. The hope is that researchers will continue to explore the extensive breadth and depth of this topic. Factory I /O has built-in robot arm processes that are pre-programmed and grouped into the software (which not only allows the use of robot arms, but also a machine center included in a robot arm is used). In this respect, there are exciting research opportunities that can contribute to the development. The result of this research is that the entire chain from simulation environment to physical environment was estimated in a good way with the help of Factory I /O and Tia portal so that the PLC works as a cyber-twin equipment. Using the demonstra- tion equipment system creates a uniform standard for control and monitoring of the system.Keywords: Industry 4.0, Cyber physical system, Programmable logical Controller, Smart Manufacturing, Digital twin, Virtual commissioning.

Volvo Group Trucks Operations (GTO) i Skövde är ett utvecklande och framgångsrikt företag som arbetar med ständiga förbättringar och effektiviserar arbetsuppgifterna, för att snabbt kunna möjliggöra förutsättningarna för att hitta problemlösningar. Volvo GTO och Projektengagemang vill genomföra en ombyggnation av kärnskjutmaskinen, där installation och programmering av ett nytt styrsystem ingår. För att korta ner den verkliga driftsättningstiden i projektet, har Volvo ambitionen att kunna utföra olika testkörningar samt virtuellt verifiera styrsystemets program och funktion mot en emuleringsmodell. Huvudsyftet med examensarbetet är att bygga en emuleringsmodell i emuleringsmjukvaran Simumatik3D, där den virtuella modellen efterliknar och avspeglar den verkliga produktionsutrustningen (Digital tvilling). Med hjälp av modellen, kan en virtuell driftsättning tillämpas genom att verifiera och validera den verkliga PLC-logiken mot emuleringsmodellen samt upptäcka alla felaktigheter innan implementeringen i verkligheten. PLC-logiken programmeras i programmeringsmjukvaran Tia Portal V14. Den teroetiska referensramen har genomförts för att fördjupa sig i den teoretiska bakgrunden kring emulering och virtuell driftsättning. Litteraturstudien tar upp och analyserar olika fallstudier som tidigare gjorts inom området. Modellen och PLC-logiken validerades mot varandra för att undersöka hur verklighetstrogen modellen var. Kommunikationen mellan de olika mjukvarorna har erhållits för att med hjälp av PLC-logiken kunna styra de olika rörelserna i produktionssystemet. PLCSIM Advanced har använts där det föreställer en verklig PLC-hårdvara för att kunna exekvera PLC-logiken i en virtuell styrenhet.  Det som levereras är en emuleringsmodell med 3D-CAD modeller och en virtuell driftsättning har gjorts med hjälp av modellen. PLC-logiken har validerats och verifierats mot emuleringsmodellen, där många olika felaktigheter har upptäckts och korrigerats.

Användning av Virtual Commissioning (VC) i samband med digitala modeller/tvillingar ges ett stort värde i framtidens industri. Inom konceptet industri 4.0 omnämns Smart Factory (SF) som är en av de viktigare aspekterna inom industri 4.0, detta har för avsikt att adressera utveckling bestående av integration, digitalisering och användning av flexibla strukturer och smarta lösningar. Varav en del i detta ges av så kallad VC och Digital Twin (DT). På ett naturligt sätt medför detta att denna typer av studier gälande användningsområdena av VC ges vikt inför kommande utveckling. Detta projekt har sitt fokus i att studera möjligheterna kring användning av VC och DT i de tidigare stadierna i ett projekt. En prototyp kommer att skapas.  Projektet kommer att erkänna tillvägagångssättet när det gäller ökningen av mjukvarukvalitet och minskning av buggar inför driftsättningen av den fysiska processen. Detta kommer att göras genom en tillämpning i form av en automatiserad sorteringsprocess Sorteringsprocessen kommer att hantera och fördela enligt godkänd och icke godkänd produkt. Sorteringsprocessen genomgick en validering av tredje part som anses godkänd. Driften och säkerheten kommer att vara det centrala för att bedöma dugligheten av modellen. Därmed avgörs huruvida denna VC metod kan ges tillförlitlighet gällande industriell projekttillämpning. / The use of virtual commissioning in connection with digital models / twins is given great value in the future industry. The concept of Industry 4.0 promotes Smart Factory, which requires well-orchestrated developments in integration, digitalization and use of flexible structures and smart solutions. Part of this is provided by so-called Virtual Commissioning (VC) and Digital Twin (DT). Therefore, it is important to study these for future development. This study focuses on studying the possibilities of using VC and DT regarding the earlier stages in a project. The thesis will acknowledge this approach in terms of the increase regarding software quality and bug reduction comes the physical commissioning of the process. This will be done through an application in the form of an automated sorting process.  In this process, two products will be tested and then sorted as either approved or non-approved. Once the functional sorting process has been developed, it did undergo a validation test with an approved result. This validation test is be divided into two different sections where the operation of the process and safety will be central for assessing the feasibility of the model and thus determining whether this VC method can be considered as reliable for industrial project applications.

Automation systems are becoming more and more integrated in today’s society. The complexities of these systems are increasing and with this, the demand for high quality during the developmental phases. This poses a challenge for companies developing systems. One solution emerging form this issue is the use of simulations and virtual commissioning.  In the thesis, the process of quality control and the effective use of simulations in automation system development projects are studied. The focus lies on the software part of the systems. The study was conducted as an interview study of personnel at an automation systems development company. After conducting the interviews, the information was analyzed. This was combined with general theory regarding quality control and testing methods in software development. The test methods of the quality control process were then combined with what was required by a simulator in order to preform them.  The results of the thesis is a detailed picture of the quality control process. Systems are tested twice with the same testing hierarchy, first during development and then during commissioning. The difference is that during development, the final physical hardware and process system are not conceded to the software. This impacts the software system functionality and limiting its testability. Using simulations during development can reduce the disparity between the systems before and after deployment, improving quality. Considerations regarding the extent of simulation need to be made in order for the value of the simulators’ error removing potential to be higher than the cost of developing the simulator. / Automationssystem blir mer och mer integrerade i dagens samhälle. Systemens komplexitet ökar och med det karven på hög kvalitet under utvecklingen. Detta blir en utmaning för de företag som utvecklar systemen. En lösning som är på uppgång för detta är användningen av simulering och virtuell driftsättning.  I denna rapport studeras processen för kvalitetskontroll och effektiv användning av simulering i utvecklingsprojekt av automationssystem. Fokus ligger på mjukvarudelen av systemen. Studien är gjord som en intervjustudie av personal från ett automationsutvecklings företag. Efter intervjuerna analyserades materialet och kombinerades med generella teorier om kvalitetskontroll och testning i mjukvaruutveckling. Processens tester kombinerades sedan med vad som krävs av en simulator för att utföra dessa. Resultatet av detta arbete är för det första en detaljerad bild av kvalitetskontrolls processen. Detta visar att systemen tests två gånger med samma testhierarki, först under utvecklingen och sedan under driftsättningen. Skillnaden är att under utvecklingen saknas den riktiga hårdvaran och process systemet vilket påverkar mjukvarans funktionalitet och begränsar testbarheten. Genom att använda simulering under utvecklingen kan skillnaden mellan systemen före och efter distribution vilket ökar kvaliteten. Överväganden gällande vilken nivå av simulering som behövs för att värdet av simulerings potentiella förmåga att ta bort fel skall bli göre en kostande för att utveckla simuleringen.