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