Brücke zwischen digitalem Zwilling und IIoT

Ingenics Schaubild Industrial Metav 20250805144236
Bild: Ingenics AG

Unsicherheit, Komplexität und der Druck zur Nachhaltigkeit fordern neue Denk- und Handlungsweisen in der Fabrikplanung. Angepasste Fabrik- und Produktionsstrukturen erfordern eine Positionierung bei Skalierbarkeit und Agilität, aber auch Resilienz und Automatisierung. Hierzu ist in der Regel Transparenz hinsichtlich der eigenen Strukturen und Abläufe notwendig. In diesem Kontext kann das ‚Industrial Metaverse‘ an Bedeutung gewinnen: als Plattform, die digitale Zwillinge, Industrial-Internet-of-Things-Syteme (IIoT) und kollaborative Planung in einer virtuellen Umgebung vereint. Das Metaverse als solches wird als übergreifende Umgebung gefasst, welche unterschiedliche Funktionen in sich bündelt. Das Industrial Metaverse als Teilbereich beschreibt eine vernetzte, immersive Umgebung, in der reale industrielle Prozesse und Anlagen digital abgebildet, simuliert und optimiert werden können. Dabei geht es nicht nur um Visualisierung, sondern um die Integration und Interaktion verschiedener Datenquellen und Systeme über den Lebenszyklus einer Fabrik hinweg. Im Unterschied zu anderen digitalen Zwillingen, die einzelne Objekte oder Prozesse abbilden, fungiert das ‚Industrial Metaverse‘ als übergeordnete Plattform, die mehrere Zwillinge miteinander verknüpft und in Echtzeit mit IIoT-Daten anreichern kann. Hierbei handelt es sich um eine Art Plattform oder Technologieträger: Use-Cases können individuell gestaltet werden, zunehmend bieten Anbieter aber auch fertige Anwendungen oder Sets zur schnellen Konfiguration an.

Beispielhafte Darstellung von Gebäude, Produktionssystem und Simulation.
Beispielhafte Darstellung von Gebäude, Produktionssystem und Simulation. – Bild: Screenshot: Nvidia Omniverse (Gesamtbild), / Autodesk Revit (Gebäude) / Autodesk FlexSim (Logistik) / Visual Components (Produktion)

Domänen verknüpfen

Ein wesentlicher Mehrwert des Metaverse liegt darin, Inhalte aus verschiedenen Fachdomänen – etwa Architektur, Produktionstechnik, Logistik, Energieversorgung, IT und Betrieb – in einen gemeinsamen Kontext einzubinden. Diese domänenübergreifende Sichtweise war mit bisherigen Methoden wie ‚Building Information Modeling‘ (BIM) und anderen Planungstools oft nur eingeschränkt möglich. Das Industrial Metaverse verspricht eine neue Qualität der Transparenz und Zusammenarbeit.

Von BIM zur Simulation im dynamischen PPR-Modell

Ein zentrales Element ist dabei die Weiterentwicklung von Planungsmethoden. Während ‚BIM‘ vor allem statische Gebäudedaten erfasst, soll das Industrial Metaverse eine dynamische Abbildung von Prozessen, Produkten und Ressourcen (PPR) ermöglichen. Im Modell sind also Energieflüsse, Emissionen, Materialbewegungen und Maschinenzustände integriert. Diese Datenbasis kann es erlauben, bereits in frühen Planungsphasen fundierte Entscheidungen zu treffen – etwa zur Optimierung von Layouts, zur Simulation von Materialflüssen oder zur Bewertung des CO2e-Fußabdrucks einzelner Produktionsschritte. Durch die Anbindung an Datenräume wie ‚Gaia-X‘ oder ‚Catena-X‘ wird zudem eine unternehmensübergreifende Zusammenarbeit ermöglicht.

IIoT als Rückgrat des Industrial Metaverse

Die Verbindung zum IIoT ist essenziell für die Funktionalität des Industrial Metaverse. Sensoren, Maschinen und Steuerungssysteme liefern die Echtzeitdaten, die in das Modell eingespeist, analysiert und visualisiert werden. So entsteht eine bidirektionale Kopplung zwischen physischer und digitaler Welt. Beispielsweise können Produktionsanlagen überwacht und gesteuert werden. Änderungen im Produktportfolio oder neue Fertigungsschritte lassen sich testen, bevor sie physisch umgesetzt werden. Die Einführung einer solchen Technologie stellt Unternehmen vor Herausforderungen. Neben leistungsfähiger Hardware – etwa für 3D-Visualisierung und Simulation – sind stabile Netzwerke, interoperable Softwareprodukte und standardisierte Datenformate erforderlich. Ebenfalls bedeutend ist ein Denken in zyklischen, datengetriebenen Prozessen.

Einstieg in drei Schritten

Der Weg zu einer solchen IT-Infrastruktur kann über drei Schritte verlaufen. Zuerst sollten Daten erfasst und Transparenz geschaffen werden: Bestehende Systeme, Schnittstellen und Datenquellen sind zu dokumentieren, die Datenqualität zu bewerten und erste Standards zu definieren. Im zweiten Schritt bietet es sich an, Visionen und Anwendungsfälle zu entwickeln: Es gilt, konkrete Use Cases zu identifizieren, technologische Anforderungen abzuleiten und eine übergreifende Zielsetzung zu formulieren. Abschließend kann im dritten Schritt ein Pilotieren, Lernen und Skalieren erfolgen. Das bedeutet, erste Projekte mit messbaren Zielsetzungen umzusetzen, Erfahrungen zu sammeln und erfolgreiche Ansätze auf weitere Bereiche zu übertragen.

Vom Konzept zur Realität

Die Einsatzmöglichkeiten des Industrial Metaverse reichen von der Planung über den Betrieb bis zur kontinuierlichen Optimierung industrieller Systeme. In der Praxis bedeutet das: Es können heterogene Tools integriert, gemeinsame Datenmodelle gebildet und anschauliche Visualisierungen genutzt werden. Ebenso sind realitätsnahe Simulationen möglich, wobei verschiedene Beteiligte durch Mixed Reality eingebunden werden können. Der Betrieb umfasst Funktionen wie Live-Monitoring von Maschinen, prädiktive Wartung und Energieoptimierung. Im Bereich der Optimierung bieten sich virtuelle Testläufe, KI-gestützte Prozessverbesserungen sowie flexible Anpassungen an neue Anforderungen an. So integriert, kann ein Industrial Metaverse als strategisches Werkzeug zur Bewältigung von Herausforderungen der industriellen Transformation dienen. Durch die Verzahnung von digitalen Zwillingen, IIoT und domänenübergreifender Planung könnten sich neue Wege für Effizienz, Transparenz und Innovationsfähigkeit eröffnen.

Simon Schaefer 7478 edited 1
Bilder: Ingenics AG
Stolz Alexander edited 3

Autoren

Dr.-Ing. Simon F. Schäfer (l.) ist
Director Factory Design & Simulation bei Ingenics Consulting und
Alexander Stolz (r) ist Partner bei Ingenics Consulting.



  • Docufy übernimmt KI-Spezialisten Theum

    Docufy übernimmt KI-Spezialisten Theum

    Docufy, ein Anbieter von Software für die Technische Dokumentation, gibt die Übernahme der Theum AG bekannt.

    mehr lesen: Docufy übernimmt KI-Spezialisten Theum

  • Wie hilft Open-Source-Software in der Automobilentwicklung?

    Wie hilft Open-Source-Software in der Automobilentwicklung?

    Unter dem Titel ‚Driving Innovation & Building Safer Cars with Open Source Software‘ liefert eine Studie der Open-Source-Organisation Eclpise Foundation Erkenntnisse darüber, wie Entscheidungsträger und Softwareexperten in der Automobilindustrie Open-Source-Software…

    mehr lesen: Wie hilft Open-Source-Software in der Automobilentwicklung?

  • Merck und Siemens schließen strategische Partnerschaft

    Merck und Siemens schließen strategische Partnerschaft

    Merck und Siemens vertiefen ihre Zusammenarbeit und kündigen an, die intelligente Fertigung auf die nächste Stufe zu heben.

    mehr lesen: Merck und Siemens schließen strategische Partnerschaft

  • Wie deutsche Unternehmen in Deutschland künstliche Intelligenz einsetzen

    Wie deutsche Unternehmen in Deutschland künstliche Intelligenz einsetzen

    Künstliche Intelligenz (KI) wird in der deutschen Wirtschaft zunehmend genutzt, jedoch hauptsächlich von großen Unternehmen. Vor allem die IT-Branche selbst sowie unternehmensnahe Dienstleister gehören zu den Vorreitern. Kleine Unternehmen zögern…

    mehr lesen: Wie deutsche Unternehmen in Deutschland künstliche Intelligenz einsetzen

  • SFKL zeigt, wo die Industrie 4.0 steht

    SFKL zeigt, wo die Industrie 4.0 steht

    Wie die Umsetzung von Industrie 4.0 aussehen kann, zeigte die SmartFactory-KL (SFKL) während des Innovationstages 2024.

    mehr lesen: SFKL zeigt, wo die Industrie 4.0 steht

  • New Automation wählt Vorstand

    New Automation wählt Vorstand

    Der Verein New Automation hat sich personell im Vorstand verstärkt. Im Rahmen der jüngsten Mitgliederversammlung in Gerlingen bei Stuttgart wurden u.a. Unternehmensvertreter von Phoenix Contact, Weidmüller, Bürkert und ITQ sowie…

    mehr lesen: New Automation wählt Vorstand

  • Forterro übernimmt Abas Reseller Alltrotec

    Forterro übernimmt Abas Reseller Alltrotec

    Forterro, ein Software-Anbieter für den industriellen Mittelstand, gibt die Übernahme von Alltrotec bekannt, einem Abas Reseller und OEM-Partner, der zusätzlich zu den bekannten OEM-Lösungen wie Projektmanagement und Serviceplaner seine eigene…

    mehr lesen: Forterro übernimmt Abas Reseller Alltrotec

  • Kuka gründet neues Segment für Software- und Digitalgeschäft

    Kuka gründet neues Segment für Software- und Digitalgeschäft

    Kuka hat einen neuen Geschäftsbereich gegründet. Mit Kuka Digital will der Robotik- und Automatisierungsspezialist aus Augsburg sein Software- und Digitalgeschäft erweitern.

    mehr lesen: Kuka gründet neues Segment für Software- und Digitalgeschäft

  • Zu viele Fernzugriffs-Tools machen OT-Umgebungen angreifbar

    Zu viele Fernzugriffs-Tools machen OT-Umgebungen angreifbar

    55 Prozent der Unternehmen setzen in ihren OT-Umgebungen vier oder mehr Remote-Access-Tools ein, 33 Prozent sogar mindestens sechs.

    mehr lesen: Zu viele Fernzugriffs-Tools machen OT-Umgebungen angreifbar

  • Fraunhofer-Forschende entwickeln Robotersystem zur Qualitätssicherung im 3D-Druck

    Fraunhofer-Forschende entwickeln Robotersystem zur Qualitätssicherung im 3D-Druck

    Können 3D-gedruckte Bauteile in der Luftfahrt eingesetzt werden? Im Projekt Enabl3D entwickeln Forschende nun eine ausreichende Qualitätssicherung für diesen Zweck.

    mehr lesen: Fraunhofer-Forschende entwickeln Robotersystem zur Qualitätssicherung im 3D-Druck

  • Event-Doppelpack zu KI, Daten und Quantencomputing

    Event-Doppelpack zu KI, Daten und Quantencomputing

    Am 25. und 26. September 2024 finden im Kosmos Berlin der AI & Data Summit und der Quantum Summit des Bitkom statt. Im Fokus der Veranstaltungen stehen Anwendungsfälle rund um…

    mehr lesen: Event-Doppelpack zu KI, Daten und Quantencomputing

  • VDMA-Umfrage zu Forschung im Maschinenbau

    VDMA-Umfrage zu Forschung im Maschinenbau

    Wie und wo forscht und entwickelt der deutsche Maschinenbau? Dazu hat der Branchenverband VDMA 400 Firmen befragt. Demnach ist das Innovationstempo hoch und soll weiter steigen. Auch wenn die Unternehmen…

    mehr lesen: VDMA-Umfrage zu Forschung im Maschinenbau