Digital Twin – Der digitale Zwilling in der Industrie

Immer mehr Unternehmen, die IoT-Technologien nutzen, setzen heutzutage auf digitale Zwillinge oder haben zumindest daran gedacht. Schließlich verbindet der Digital Twin die digitale und reale Welt miteinander. Dadurch entstehen besonders im B2B-Bereich neue Einsatzmöglichkeiten und Schnittstellen im Bereich der Digitalisierung.

Digital Twin | Das digitale Abbild

Bei einem Digital Twin handelt es sich um ein digitales Abbild physischer Maschinen. In der Industrie reduzieren die Zwillinge die Fehler im Betrieb und optimieren das Produktdesign. Ausgangspunkt für einen Digital Twin ist ein hochpräzises dreidimensionales CAS-Modell, das alle Eigenschaften und Funktionen des geplanten Produkts enthält. Darunter gehören das Material, die Sensorik oder auch die Dynamik der realen Maschine. Dadurch können teils komplexe Fehlfunktionen rechtzeitig erkannt und behoben werden. Somit entfällt auch die Entwicklung eines kostspieligen Prototyps. Die Verbindung bei Digital Twins bleibt selbst nach Produktion und Verkauf des physischen Produkts erhalten. Das Besondere bei einem Digital Twin ist, dass die Beobachtungen und Sensordaten aus dem laufenden Betrieb in Echtzeit in das Modell fließen und somit eine permanente Optimierung ermöglichen.

Dem Konzept eines Digital Twin liegt ein Phasenmodell zugrunde. Dieses beginnt mit der Designphase der Zwillinge, in der alle Eigenschaften digital bzw. virtuell entworfen werden. Sowohl technische, optische und funktionale Eigenschaften. Zudem werden die Produktionsprozesse zunächst digital geplant, damit das Produkt am Ende auch physisch verfügbar ist. Die hier erstellten digitalen Kopien können jederzeit getestet, modifiziert und optimiert werden. Die zweite Phase ist die Build-Phase. Hierbei kommt es zum Entwurf des Fertigungsmodells und zur Übertragung in die physische Welt. Darunter fällt auch die gesamte Logistik der zugelieferten Bauteile. Bei dieser Phase erfolgt eine kontinuierliche Verbesserung der Abläufe durch Beobachtungen aus der Produktion und aus kognitiven Analysen. Die operative Phase schließt das Phasenmodell ab. Hierbei wird der eigentliche Betrieb des fertigen Produktes modelliert. So kann dann im laufenden Betrieb gemessen und überwacht werden, wie gut das Produkt tatsächlich funktioniert.

 

Hinweis: Unsere Berichte sind oft sehr ausführlich. Daher bieten wir mit der PDF „Digital Twin“ eine Zusendung des Artikels im PDF-Format zur späteren Sichtung an. Nutzen Sie das Angebot um sich die Praxis-Impulse in Ruhe durchzulesen, Sie können hierfür auch einfach auf das PDF-Symbol klicken.

 

 IT-Sicherheit beim Digital Twin

Schutzmaßnahmen müssen im IT-Bereich durchgeführt werden, um die Sicherheit eines Digital Twin zu gewährleisten. Besonders häufig sind digitale Industriesysteme durch Schadsoftware infiziert. Diese wird durch das Intranet, Internet oder durch externe Hardware verbreitet. Die industrielle Sicherheit umfasst deshalb nicht nur die physische Absicherung von Geräten mithilfe von Alarmanlagen und Zugangscodes, sondern auch den Einsatz von Firewalls in den Netzwerken der Unternehmen. Anbieter wie Siemens oder Genua bieten Lösungen, um die Industrieanlagen vor Cyber-Angriffen zu schützen. Dabei wird auf allen Ebenen gleichzeitig angesetzt und die Systemintegrität gewährleistet.

Wurde auf die IT-Sicherheit Rücksicht genommen, gibt es einige Vorteile durch einen Digital Twin. Denn der virtuelle Zwilling sorgt für eine hohe Transparenz und erlaubt eine ständige Optimierung über den kompletten Lebenszyklus hinweg. Operative Messwerte, Vorlieben der Nutzer, Beschwerden, ungewöhnliche Verschleißerungen und Verbesserungsvorschläge können im Lebenszyklus erfasst und falls erforderlich und zulässig, für die weitere Optimierung von Produkten und Prozessen ausgewertet und analysiert werden. Darüber hinaus entstehen immer bessere Möglichkeiten, kognitive Fähigkeiten für die Auswertung der Daten einzusetzen. Diese Daten helfen auch bei der Analyse unstrukturierter Daten, wie Sprache, Geräusche, Bilder, Vibrationen, Videos und Bewegungen.

 

Hinweis: Unsere Berichte sind oft sehr ausführlich. Daher bieten wir mit der PDF „Digital Twin“ eine Zusendung des Artikels im PDF-Format zur späteren Sichtung an. Nutzen Sie das Angebot um sich die Praxis-Impulse in Ruhe durchzulesen, Sie können hierfür auch einfach auf das PDF-Symbol klicken.

 

Praxisbeispiele für digitale Zwillinge

Ein Paradebeispiel für die Umsetzung eines Digital Twin im großen Maßstab ist das Siemens-Werk in Amberg. Die Fabrik wird regelmäßig mit Auszeichnungen belohnt. Die Elektronikfertigung der Fabrik ist aber auch für das Thema mehr als prädestiniert. Schließlich ist hier ein hoher Automatisierungsgrad schon seit Jahren ein absolutes Muss, allein schon wegen der Fertigungskomplexität. Die Bestückung von Leiterplatten auf hohem Qualitätsniveau ist durch manuelle Tätigkeiten von Menschen schlicht nicht möglich. Weitere Beispiele für einen Digital Twin sind die Häfen in Rotterdam und Hamburg. Allerdings werden die Häfen nicht bis in die kleinsten Details nachgebildet, sondern ausschließlich jene Aspekte, die für den Betrieb relevant sind.

Ein weiteres Beispiel liefert Porsche. Hier werden alle Fertigungsschritte in Echtzeit mit einem digitalen Abbild verglichen. Dadurch fallen Qualitätsschwankungen noch vor dem Kunden auf. Auch Zulieferer haben sich auf den Weg gemacht, einen Digital Twin ihrer Produkte zu erstellen. Die neuen Geschäftsmodelle beflügeln dabei diese Ansätze. Die virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und ganzen Produktionslinien stellt weitere Ansätze dar. Häufig werden Digital Twins im Vertrieb vernachlässigt. Verkaufsgespräche ließen sich deutlich realistischer und auch emotionaler führen, beispielsweise für das Produkt Auto, wenn ein Digital Twin vorläge. Des Weiteren könnten auch mittels Virtual Reality die Ausmaße des neuen Autos viel realistischer dargestellt werden.