Die Versprechen des digitalen Zwillings in der Industrie

Was ist ein digitaler Zwilling?

Wie bereits in diesem Blog erwähnt, ist ein digitaler Zwilling ein virtuelles Abbild eines physischen Systems oder eines Prozesses . Der digitale Zwilling soll das Verhalten des kopierten Systems in Echtzeit abbilden.

In der Praxis werden IoT-Sensoren (Internet of Things) vor Ort angebracht und liefern in Echtzeit Informationen über das untersuchte Objekt. Der digitale Zwilling wird somit dauerhaft mit konkreten Daten gespeist . Die Abbildung des physischen Systems ist dadurch lebendig, da sie sich zeitgleich mit dem Objekt vor Ort weiterentwickelt.

Digitale Zwillinge: Welchen Nutzen bieten sie?

Dass digitale Zwillinge seit Beginn der 2010er-Jahre einen echten Aufschwung erleben, liegt daran, dass sie zur Steigerung der industriellen Leistungsfähigkeit von Unternehmen beitragen.

Sie lassen sich in zahlreichen Fällen einsetzen, doch drei ihrer häufigsten Einsatzbereiche sind die folgenden:

• Sie können genutzt werden, um die Entwicklung der Industrieanlage in den verschiedenen Phasen ihres Lebenszyklus vorherzusagen. So lassen sich die Aktivitäten einer Produktionslinie mit einem optimierten Zeithorizont planen.

• Auch im Bereich der Sicherheit können sie sehr nützlich sein. Durch Tests direkt am digitalen Zwilling lässt sich ein Ausfallrisiko frühzeitig erkennen und somit die Zuverlässigkeit der Anlagen kontinuierlich messen. Das wirkt sich unmittelbar auf die Kosten aus: Durch bessere Möglichkeiten der vorausschauenden Instandhaltung und die frühzeitige Erkennung von Ausfällen werden die Instandhaltungskosten optimiert und Stillstände im Produktionsfluss seltener.

• Digitale Zwillinge werden zudem eingesetzt, um mithilfe von Augmented Reality gemeinsam eine Anlage zu entwickeln. Sie werden damit zu einem unverzichtbaren Werkzeug der Entscheidungsunterstützung .

Ein konkretes Beispiel: die Modellierung einer Produktionslinie

Anhand eines Beispiels betrachten wir den Nutzen eines digitalen Zwillings in einem konkreten Anwendungsfall . Untersucht wird die Einführung eines digitalen Zwillings zur Verbesserung einer Produktionslinie in einem auf die Drohnenfertigung spezialisierten Werk.

Der erste Schritt besteht darin, alle dynamischen Eigenschaften jeder Anlage zu erfassen, etwa ihre Geschwindigkeiten . Anschließend wird die Produktionslinie in einer geeigneten Software modelliert. Sämtliche Bewegungen der Produktionslinie sind in Echtzeit mit der Software verbunden.

Anschließend werden Tests am virtuellen Abbild der Produktionslinie durchgeführt, indem ein zweiter Montageplatz für die Drohnen hinzugefügt wird, der zuvor als Engpassplatz identifiziert worden war. Der neue Durchsatz wird dann gemessen und das Verhalten der Drohnen unter Berücksichtigung verschiedener Szenarien und der Störungen in der Produktion untersucht.

Auf Grundlage der Ergebnisse der Tests in der 3D-Umgebung wird entschieden, ob dieser zweite Montageplatz eingerichtet wird oder nicht . Da die Folgen der vorgenommenen Änderung im Voraus bekannt sind, lässt sich im Produktionsfluss Zeit gewinnen, indem Produktionsstillstände minimiert werden.

Man kann sich vorstellen, solche Tests in zahlreichen Szenarien und an vielen Anlagen durchzuführen. Insgesamt ist ein digitaler Zwilling ein Werkzeug, das sich in der Industrielogistik und in der industriellen Rückverfolgbarkeit als sehr vorteilhaft erweisen kann.

In die Einführung eines digitalen Zwillings investieren

Die Versprechen des digitalen Zwillings sind also zahlreich und revolutionieren bereits die Industrie 4.0.

Bevor in einen digitalen Zwilling investiert wird, sind jedoch einige Aspekte zu prüfen . Wichtig ist insbesondere, den Wettbewerbsvorteil, den die Einführung eines digitalen Zwillings Ihnen verschaffen kann, ins Verhältnis zur dafür nötigen Investition zu setzen. Ebenso muss die Kapazität Ihres IT-Systems geprüft werden, um sicherzustellen, dass seine Dimensionierung zur Einführung einer solchen Technologie passt.

Die Versprechen des digitalen Zwillings in der Industrie 4.0

Wie gesehen, kann die Einführung eines digitalen Zwillings sehr vorteilhaft sein , insbesondere in den Bereichen Logistik und industrielle Rückverfolgbarkeit:

• Sie hilft, zahlreiche Störungen zu vermeiden, die in einer Produktionslinie nach der Inbetriebnahme auftreten,

• Sie schafft mehr Flexibilität und verbessert damit den Gesamtertrag der Industrieanlage,

• Sie trägt zur Verbesserung der Qualität der Industrieanlage bei, indem sie mögliche Abweichungen und Variabilitäten des Systems erkennt,

• Sie ermöglicht es, Bediener und Instandhaltungsteams bereits vor der Einführung eines Systems zu schulen.

Die Optimierung der Lernzeit und die Verkürzung der Produktionsstillstände machen den digitalen Zwilling zu einem hervorragenden Vorteil, der sich zusätzlich zu seinen Nutzen auf nahezu alle Industriebranchen anwenden lässt.