Virtuelle Inbetriebnahme NX MCD: Die Kurzfassung
Virtuelle Inbetriebnahme mit NX MCD lässt das reale SPS-Programm gegen ein physikbasiertes 3D-Modell der Maschine in Siemens NX (Designcenter) laufen. Eine virtuelle SPS allein testet Logik. MCD testet Logik gegen Mechanik, Kollisionen und Materialfluss. inteliScience bereitet NX-Modelle so vor, dass MCD sie nutzen kann. Die Frage ist, welche Stufe Ihre Maschine braucht, nicht welches Siemens-Werkzeug gewinnt.
| PLCSIM Advanced allein | SIMIT + PLCSIM Advanced | NX MCD + virtuelle oder reale SPS | |
|---|---|---|---|
| Testet | Logik, Abläufe, HMI | Logik plus Antriebs- und Prozessverhalten | Logik plus 3D-Mechanik und Kollisionen |
| Anlagenmodell | Handgeschrieben oder keins | Verhaltensbausteine, keine Geometrie | Physik auf der NX-Baugruppe |
| Verantwortlich | Automatisierung | Automatisierung | Mechanik + Automatisierung |
| Passt für | Modul- und Ablauftests | Antriebe, Timing, Fehlerszenarien | Handhabung, Transport, Mehrachs-Systeme, Prüfstände |
Das Problem: “Virtuelle Inbetriebnahme” bedeutet vier verschiedene Dinge
Fragen Sie drei Engineering-Leiter, was virtuelle Inbetriebnahme ist, und Sie bekommen eine virtuelle SPS, ein SIMIT-Verhaltensmodell und eine bewegte 3D-Maschine. Alle drei sind richtig, und alle drei sind Siemens. Die Kauffrage ist nicht, ob Sie es tun. Sondern wie viel Maschine Sie im Loop haben wollen, bevor der Stahl ankommt.
Der deutsche Suchbegriff lautet “virtuelle Inbetriebnahme NX MCD”, und er kommt meist von jemandem, der TIA Portal bereits besitzt, NX für die Mechanik bereits besitzt und ein Angebot für einen MCD-Arbeitsplatz vorliegen hat. Das Angebot ist leicht zu lesen. Was der Arbeitsplatz von der CAD-Abteilung braucht, steht nicht darin.
Unsere Position vorweg: Die Stufen bauen aufeinander auf. Niemand lässt die virtuelle SPS weg, weil er MCD gekauft hat. MCD ist die Stufe, die Sie ergänzen, wenn der Fehler, den Sie fürchten, mechanisch ist und nicht logisch.
Was testet eine virtuelle SPS ohne 3D-Modell?
S7-PLCSIM Advanced testet das STEP 7-Programm auf einer simulierten S7-1500-Instanz, mit oder ohne Anlagenmodell. Siemens beschreibt es als Software-in-the-Loop-Simulation für Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen, Zellen und Linien; das Funktionshandbuch zu S7-PLCSIM Advanced V7 Upd1 (Juni 2025) nennt eine API für C++- und C#-Programme, OPC UA über TCP/IP, virtuelle Zeit und bis zu 16 parallele Instanzen pro Rechner. Eine Lizenz deckt zwei Instanzen ab.
Was es nicht enthält, ist die Maschine. Eingänge sind, was Sie hineinschreiben: eine Testtabelle, ein kleiner IO-Baustein in TIA Portal oder ein Simulationspartner an der API. Gut für Verriegelungen, Betriebsartenlogik, Alarme und HMI-Bilder. Ob der Greifer an der Vorrichtung vorbeikommt, sagt es nicht.
SIMIT ergänzt die Verhaltensebene. Das zeigt das Siemens-Getting-Started-Beispiel zur virtuellen Inbetriebnahme, in dem SIMIT “das Verhalten aktiver Komponenten (z. B. von Antrieben oder Ventilen) abbildet”, das Prozessabbild von der SPS empfängt, Sollwerte weitergibt und Fehlerszenarien einspeisen lässt. SIMIT unterstützt Hardware-in-the-Loop mit realer Automatisierungshardware und Software-in-the-Loop mit PLCSIM Advanced. Geometrie gibt es weiterhin nicht: Ein PROFIdrive-Antriebsbaustein meldet eine Position, er weiß nicht, was diese Position trifft.
Das ist die Stufe, die die meisten Maschinenbauer, mit denen wir arbeiten, zuerst brauchen. Wir raten, hier zu beginnen, selbst wenn MCD schon auf der Bestellung steht. Wenn das Automatisierungsteam einen PLCSIM-Advanced-Aufbau nicht über TIA-Portal-Versionen hinweg am Leben halten kann, überlebt ein 3D-Physikmodell obendrauf auch nicht.
Was ergänzt NX MCD gegenüber PLCSIM Advanced und SIMIT?
Der Mechatronics Concept Designer macht aus der NX-Baugruppe ein Physikmodell: Starrkörper mit Masse und Trägheit, Kollisionskörper, Gelenke, die die Freiheitsgrade festlegen, Transportflächen, Sensoren und Aktoren sowie Signale, die auf SPS-Tags abgebildet werden. Siemens’ eigene Formulierung: MCD “bringt CAD-Daten mit einer Physik-Engine zusammen: Die CAD-Daten werden kinematisiert.” Die Produktseite zum Mechatronics Concept Designer nennt es physikbasierte, interaktive Simulation zur Verifikation des Maschinenbetriebs.
Drei Dinge zählen für die Entscheidung.
Erstens: Das Modell ist das Konstruktionsmodell. MCD ist eine NX-Anwendung; die Baugruppe, die das Mechanikteam freigibt, ist die Baugruppe, die MCD kinematisiert, in derselben Datei, ohne Export. Ändern Sie die Vorrichtung in NX, folgt die Simulation.
Zweitens: Der Signalkreis ist dokumentiert, nicht improvisiert. Im Siemens-Beispiel schreibt die SPS ihre Ausgänge, SIMIT wandelt sie in Antriebssollwerte, MCD bewegt die Mechanik und liefert Istpositionen und Sensorzustände zurück, und die SPS liest sie als Eingänge ein. MCD lässt sich auch direkt mit PLCSIM Advanced koppeln. Für Hardware-in-the-Loop setzt Siemens’ Beispiel 109758739 eine reale Steuerung über PROFINET gegen eine SIMIT Unit, wobei MCD das kinematische Modell über SIMIT liefert. OPC UA-Verbindungen gibt es in der externen Signalkonfiguration von MCD ebenfalls.
Drittens: Die Versionen sind öffentlich gepaart. Der Getting-Started-Leitfaden (06/2024) läuft mit NX MCD 2406, S7-PLCSIM Advanced V6.0 Upd1, SIMIT V11.2 und TIA Portal V19; das Kinematik-Toolbox-Beispiel (07/2025) mit NX MCD 2506, PLCSIM Advanced V7.0 Upd1, SIMIT V11.3 und TIA Portal V20. Mit dem Release vom Juni 2026 wurde NX zu Designcenter 2606 (veröffentlicht am 23. Juni 2026), unter den gelisteten Neuerungen schnellere und flüssigere Animationen für den Mechatronics Concept Designer, und Siemens führte im September 2026 das Early Access Program für Designcenter 2612 durch. Liegen Ihre NX- und TIA-Teams zwei Releases auseinander, ist das das erste Projektrisiko.
Vergleich: NX MCD vs PLCSIM Advanced vs SIMIT vs Hardware-in-the-Loop
| Kriterium | PLCSIM Advanced allein | SIMIT + PLCSIM Advanced | NX MCD + PLCSIM Advanced (optional SIMIT) | HiL: reale SPS + virtuelle Anlage |
|---|---|---|---|---|
| Was simuliert wird | S7-1500-CPU, Programm, Kommunikation, Webserver | Antriebe, Ventile, Sensoren als Verhaltensbausteine, Fehlereinspeisung | 3D-Mechanik, Kollisionen, Materialfluss, Sensoren auf Geometrie | Reale CPU und reales Feldbus-Timing, Anlage aus MCD oder SIMIT |
| Mechanische Validierung | Keine | Keine (Positionen ohne Geometrie) | Ja, auf der freigegebenen NX-Baugruppe | Ja, wenn MCD die Anlage ist |
| Timing-Treue | Virtuelle Zeit, kein Feldbus | Zyklusgekoppelt, PROFIdrive-Telegramme modelliert | Physikschritt über Zeitscheibe gekoppelt | Realer Zyklus und realer Bus |
| Einrichtungsaufwand | Stunden (Projekt muss simulationsfähig sein) | Tage (Verhaltensmodell je Antrieb und Gerät) | Tage bis Wochen (Starrkörper, Kollisionskörper, Gelenke, Signale) | Hardware-Prüfplatz plus eine der vorigen Stufen |
| Wem das Modell gehört | Automatisierung | Automatisierung | Mechanikkonstruktion und Automatisierung gemeinsam | Automatisierung und Inbetriebnahme |
| Beteiligte Lizenzen | PLCSIM Advanced (zwei Instanzen je Lizenz) | SIMIT plus PLCSIM Advanced | NX mit MCD, PLCSIM Advanced; MCD Player für reine Run-Arbeitsplätze | Steuerungshardware plus eine der vorigen Stufen |
| Wiederverwendung des Modells | Testtabellen, meist weggeworfen | Verhaltensbibliothek über Varianten wiederverwendet | Modell lebt beim CAD, folgt Konstruktionsänderungen | Wie das Quellmodell |
| Am besten für | Modullogik, Abläufe, HMI, Regressionstests | Bewegungsachsen, Prozessequipment, Fehlerbehandlung | Handhabung, Roboter, Förderer, Mehrachs-Prüfstände, alles, was kollidieren kann | Abnahme, Sicherheit, Bus-Timing |
Zwei Fußnoten. Eine MCD-Player-Lizenz kann ein bestehendes Modell ausführen und anbinden, aber nicht konfigurieren; laut Siemens stellt ein mit Player-Lizenz gelesenes Modell in der SIMIT-Kopplung nur Signale bereit, keine Physikobjekte. Und Hardware-in-the-Loop ist kein viertes Werkzeug, sondern eine vierte Anordnung: Die reale SPS ersetzt PLCSIM Advanced, alles andere bleibt.
Welche Stufe der virtuellen Inbetriebnahme passt zu welcher Maschine?
Unsere klare Empfehlung: Wählen Sie die Stufe nach dem Fehler, den Sie sich vor Ort nicht leisten können, nicht nach dem Werkzeug, das Sie schon lizenziert haben. Logikfehler sind vor Ort billig zu beheben. Kollisionen und verfehlte Taktzeiten nicht.
PLCSIM Advanced genügt für Maschinen, die überwiegend aus digitalen IOs und Abläufen bestehen: modulare Stationen, Verpackungsmodule mit Pneumatikzylindern, Prüfplätze mit Ventilen und Relais. Schreiben Sie einen kleinen IO-Simulationsbaustein, fahren Sie bei jeder TIA-Portal-Änderung Regressionstests, und belassen Sie es dabei.
SIMIT kommt dazu bei Antrieben, die den Takt vorgeben: PROFIdrive-Achsen, S7-1500T-Kinematik, Prozessequipment, bei dem Antriebs- und Ventilverhalten unter Fehlerbedingungen das Risiko ist. Die Verhaltensbibliothek zahlt sich bei der zweiten Maschine derselben Familie aus.
NX MCD kommt dazu bei Geometrie als Risiko: Handhabungssysteme, Roboterzellen, Förderer mit Produktfluss, Mehrachs-Positionierung und Prüfstände für Energieanlagen, bei denen eine bewegte Vorrichtung, ein schweres Teil und eine Spannfolge einen Arbeitsraum teilen. Taucht im Design-Review “ob es passt, sehen wir, wenn es gebaut ist” auf, ist MCD Ihre Stufe.
Weiter zu Hardware-in-the-Loop für die Abnahme: Sicherheitsfunktionen, Feldbus-Timing und alles, was der Kunde abnimmt. Die virtuelle Anlage bleibt; die CPU ist real.
Unsicher, welche Stufe Ihre nächste Maschine braucht? Wir klären die Simulationsreife Ihrer NX-Modelle und den SPS-Testaufbau in einer Session; unter Beratung zu Siemens NX sehen Sie, wie wir das angehen.
Noch eine Meinung. In unseren Projekten ist der MCD-Arbeitsplatz selten der Engpass. Der Engpass ist eine Mechanikabteilung, die nie für Simulation modelliert hat, und eine Automatisierungsabteilung, die nie Signale benannt hat, bevor der Schaltschrank verdrahtet war. Kaufen Sie den Arbeitsplatz, nachdem sich beide auf eine Signalliste geeinigt haben, nicht davor.
Was NX MCD vom CAD-Modell braucht
MCD simuliert, was die Baugruppe ihm gibt, und genau das ist das Problem. Ein Modell, das für Zeichnungen und BOM gebaut wurde, ist noch kein Modell für Physik. Siemens sagt es in einem Satz: “Die Maschine braucht physikalische Eigenschaften, um simuliert werden zu können. Um sie damit auszustatten, müssen Sie sie kinematisieren.” Kinematisieren ist CAD-Disziplin, und sie beginnt, bevor MCD geöffnet wird.
Was wir von der NX-Baugruppe vor dem ersten Starrkörper verlangen:
- Eine bewegte Einheit, eine Komponente. Ein Greifer, der sich als ein Körper bewegt, ist eine Unterbaugruppe, nicht vierzig lose Teile. MCD vergibt Masse und Gelenke je Starrkörper.
- Referenzsätze, die Details ausblenden. Verbindungselemente, Verrundungen, Gravuren, Kabelclips: raus aus dem Simulations-Referenzsatz. Kollisionskörper vom Typ Box oder Mesh gehören auf vereinfachte Flächen, nicht auf den vollen Fertigungs-Solid.
- Gelenke aus den Konstruktions-Freiheitsgraden, nicht aus Zwangsbedingungen. Baugruppen-Zwangsbedingungen dienen der Platzierung. MCD-Gelenke (Drehgelenk, Schubgelenk, fest) kommen aus der Achsliste, die das Automatisierungsteam ohnehin hat.
- Sensoren und Aktoren dort, wo der Schaltplan sie vorsieht. Positionsregelung, Geschwindigkeitsregelung, Transportfläche, Kollisionssensor: Jedes Objekt entspricht einem realen Gerät, das in der Elektrokonstruktion benannt ist. Dieser Name ist der Signalname.
- Signale und Signaladapter benannt wie SPS-Tags. Sie werden über die externe Signalkonfiguration auf PLCSIM Advanced, SIMIT, OPC UA oder die reale Steuerung abgebildet. Spätes Umbenennen ist der Punkt, an dem Signalzuordnungen verrotten.
- Varianten über den Variantenmechanismus, nicht über Kopien. Kommt die Maschinenfamilie aus Teilefamilien, WAVE-Links oder Code, müssen die Physikobjekte demselben Mechanismus folgen; diese Entscheidung beschreibt unser Beitrag Teilefamilie vs WAVE vs NXOpen.
Die MCD-Objekte sind zudem skriptfähig. Der Namespace NXOpen.Mechatronics (Lizenzschlüssel nx_mcd_core) stellt Builder für Starrkörper, Kollisionskörper, Signale und Signaladapter bereit; so erzeugen wir hundert Signale aus einer Tabelle, statt sie zu klicken. Das ist NX-Open-Arbeit für Maschinenbauer, ein eigener Artikel. Der Punkt hier ist einfacher: Ein Modellierungsstandard für Simulation passt auf eine Seite, und die meisten NX-Abteilungen haben noch keinen.
Woran Projekte zur virtuellen Inbetriebnahme mit NX MCD in der Praxis scheitern
Nicht an der Physik. An Verantwortung, Versionen und Umfang.
| Symptom | Bedeutet meist |
|---|---|
| Das Modell bewegt sich in MCD, aber die SPS sieht nichts | Signalnamen sind nach einem Umbenennen auseinandergelaufen, oder das TIA-Projekt wurde nie auf Simulationsunterstützung beim Bausteinübersetzen gestellt |
| Stunden vergehen mit dem Tuning von Reibung und Masse | Jagd nach Genauigkeit. MCD validiert Ablauf, Freigang und Taktzeit. Es ist kein FEM- oder Antriebsauslegungswerkzeug |
| Die Simulation läuft mit einem Bruchteil der Echtzeit | Kollisions-Meshes auf voller Fertigungsgeometrie, statische Teile als Starrkörper definiert oder eine Zeitscheibe, die niemand bewusst gesetzt hat |
| Läuft auf einem PC, scheitert auf dem nächsten | MCD-Player-Lizenz auf einem Arbeitsplatz, der volles MCD braucht, oder NX, SIMIT und PLCSIM Advanced aus verschiedenen Versionspaarungen |
| Das Mechanikteam weigert sich, es zu pflegen | Physik von der Automatisierung auf einer Kopie der Baugruppe aufgebaut. Kopien sterben bei der nächsten Konstruktionsänderung |
Wir raten davon ab, das erste MCD-Projekt an der größten Maschine im Portfolio zu machen. Nehmen Sie eine Station, eine Achsgruppe, einen Produktfluss. Bringen Sie daran Signalliste, Referenzsätze und Versionspaarung in Ordnung. Bei der zweiten Maschine zahlt sich das Tooling aus.
Und lassen Sie die Regressionstests der virtuellen SPS in der Build-Pipeline weiterlaufen, ob MCD im Loop ist oder nicht. Das 3D-Modell ist der sichtbare Teil. Der Test, der bei jedem Commit läuft, ist der Teil, der weiter funktioniert.
Häufig gestellte Fragen
Was ist virtuelle Inbetriebnahme mit NX MCD in einem Satz?
Das reale STEP 7-Programm (auf S7-PLCSIM Advanced oder einer realen S7-1500) läuft gegen ein physikbasiertes 3D-Modell, das der Mechatronics Concept Designer auf der NX-Baugruppe aufbaut; so werden Mechanik, Sensoren und Abläufe validiert, bevor die Maschine existiert.
NX MCD vs PLCSIM Advanced: Brauche ich beides?
Ja, wenn Sie Geometrie im Loop haben wollen. PLCSIM Advanced ist die Steuerung, MCD ist die Anlage. MCD ohne Steuerung ist eine Animation, PLCSIM Advanced ohne Anlage ein Logiktest. SIMIT sitzt dazwischen, wenn Antriebsverhalten modelliert werden muss.
Was kostet virtuelle Inbetriebnahme mit NX MCD?
Listenpreise nennen wir nicht; Siemens verkauft MCD als NX-Add-on, PLCSIM Advanced je Lizenz für zwei Instanzen und SIMIT separat. Die Lizenzen sind der kleinere Betrag. Der größere ist die Engineering-Zeit, um die Baugruppe zu kinematisieren und die Signalliste abzustimmen; deshalb scopen wir zuerst die Modellvorbereitung.
Kann MCD für Hardware-in-the-Loop an eine reale SPS angebunden werden?
Ja. Das Hardware-in-the-Loop-Beispiel von Siemens betreibt die reale Steuerung über PROFINET gegen eine SIMIT Unit, wobei MCD das kinematische Modell über SIMIT liefert. Der übliche Ablauf: PLCSIM Advanced während der Entwicklung, Hardware-in-the-Loop für die Abnahme.
Brauchen wir ein spezielles CAD-Modell, oder reicht unsere bestehende NX-Baugruppe?
Die bestehende Baugruppe, vorbereitet. MCD arbeitet in derselben Datei auf dem freigegebenen NX-Modell, braucht aber Referenzsätze, die Details ausblenden, Komponenten, die den bewegten Einheiten entsprechen, und Gelenke aus der realen Achsliste. Diese Vorbereitung ist CAD-Arbeit, und die meisten Angebote lassen sie weg.
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