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Maschinen- und Anlagentechnik | Steuerungstechnik

Potential richtig nutzen

Wertschöpfungs-Reise des digitalen Zwillings in einer Smart Factory
ep11/2020, 2 Seiten

Der digitale Zwilling ist einer der am häufigsten benutzten Begriffe im Umfeld digitaler Transformation und der Industrie 4.0. Fragt man aber nach, was darunter eigentlich zu verstehen ist, erhält man beliebige Antworten. Die Häufigste ist der Bezug zum 3-D-Modell des Produktes. Darauf aufbauend Anwendungen der virtuellen/erweiterten Realität für Instandhaltung und Service. Dabei liegen, wie bei einem Eisberg, 90 % der Daten und Prozesse, die einen digitalen Zwilling repräsentieren, häufig nicht im Blick der Beteiligten. Wie sieht also eine ganzheitliche Perspektive über Wertschöpfungsstufen und Systemgrenzen hinweg aus?


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Bild 2: Der digitale Zwilling wird im MES angereichert

Zusätzliche werden für Werkzeuge oder Prüfstände Maschinenparameter benötigt. Diese können am digitalen Zwilling des Produktes im Enterprise-Resource-Planning (ERP) gepflegt, ans MES weitergeleitet und dann auf Basis offener Standards wie OPC Unified Architecture technisch in Echtzeit an die Maschine übertragen werden. Auch hier entfällt die doppelte Datenpflege und Verteilung.

Ein Beispiel aus dem Bereich Instandhaltung ist der Fall visueller Wartungsanweisungen mit Hilfe von „Augmented Reality“. Sobald das Bauteil mit einem QR-Code identifiziert ist, werden dem Instandhalter Informationen zum Zustand und zur Wartung eingeblendet. Das angereicherte Datenset des digitalen Zwillings bietet dabei folgende zusätzliche Informationen:

  • das 3-D Modell und die Strukturinformationen aus der Geburtsphase des Objektes (CAD, PLM, As-Designed)

  • die Stücklisten und Komponenteninformationen (As-Built) aus dem ERP und MES

  • die Wartungshistorie (As-Maintained) sowie

  • die Betriebsdaten (z. B. IoT-Real-Time-Performance-Daten)

Das alles basiert über Systemgrenzen hinweg auf dem Thing-Core-Modell und auf dem Add- &-ReUse-Prinzip für den digitalen Zwilling. Dieser Anwendungsfall zeigt, dass der Nutzen am Ende der Wertschöpfung immer größer wird. Kann man aber nicht auf einen integrierten Prozess zurückgreifen, wird der Aufwand immer höher für die Einführung eines solchen Prozesses. In diesem Anwendungsfall wird auch die Notwendigkeit von unternehmensübergreifenden Asset-Netzwerken deutlich, da der digitale Zwilling die Unternehmensgrenze des Herstellers verlassen hat und der Betreiber die Daten nutzen möchte (Bild 3). Ist dieser Austausch nicht möglich, müsste der Betreiber das gleiche Modell nochmals aufwendig erstellen und pflegen, ohne dass insgesamt ein Mehrwert entsteht.

Bild 3: Der digitale Zwilling im Asset-Netzwerk

Fazit

Diese beiden Beispiele sind nur ein kleiner Ausschnitt von Anwendungsfällen, die den digitalen Zwilling benötigen. Die smarte Fabrik gelingt nur mit dessen Management, in seiner Vielfalt über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Der Weg über viele kleine IT-Systeme lässt das Maß der Verschwendung nur anwachsen und führt zur Inflexibilität. Leider scheint die Vielfalt der Apps und die versprochene schnelle Einführung vielen Akteure sehr verlockend zu sein. Aber an einem integrierten, leistungsstarken Backend (Digital Core) kommt kein Unternehmen vorbei. Auf diesem Backend aufbauend kann die Welt der Apps durchaus leicht und produktiv genutzt werden. Spätestens bei datengetriebenen Geschäftsmodellen, die eine nutzungsorientierte Vergütung (Pay-per-use) anstreben, ist der digitale Zwilling eine zwingende Voraussetzung.


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