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.



  • Künstliche Intelligenz aus Deutschland stärken

    Künstliche Intelligenz aus Deutschland stärken

    Die nun veröffentlichte Normungsroadmap KI von DIN DKE sowie dem BMWi soll Handlungsempfehlungen für Standardisierung von künstliche Intelligenz geben. Die Roadmap ist online abrufbar.

    mehr lesen: Künstliche Intelligenz aus Deutschland stärken

  • Bessere Aussichten trotz des Lockdowns

    Bessere Aussichten trotz des Lockdowns

    Das IAB-Arbeitsmarktbarometer ist im November um 0,4 Punkte auf 100,5 Punkte gestiegen. Damit verbleibt der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) im leicht positiven Bereich.

    mehr lesen: Bessere Aussichten trotz des Lockdowns

  • Eine nachhaltige Industrie 4.0

    Eine nachhaltige Industrie 4.0

    Anlässlich des Digital-Gipfels der Bundesregierung präsentiert die Plattform Industrie 4.0 Anwendungen für eine nachhaltige Industrie 4.0. Anhand von Analysen haben die Plattform-Spezialisten dabei drei mögliche Entwicklungspfade identifiziert.

    mehr lesen: Eine nachhaltige Industrie 4.0

  • Itelligence übernimmt finnisches SAP-Beratungshaus

    Itelligence übernimmt finnisches SAP-Beratungshaus

    Der SAP-Partner Itelligence übernimmt das finnische SAP-Beratungshaus Pasafin Oy. Mit der Übernahme will das Unternehmen seine Position in Skandinavien stärken.

    mehr lesen: Itelligence übernimmt finnisches SAP-Beratungshaus

  • Was international tätige Projektingenieure können sollten

    Was international tätige Projektingenieure können sollten

    Zurzeit liegt weder ein fest umrissenes Berufsbild noch klar formulierte Anforderungen an Projektingenieure vor, die in internationalen Projekten eingebunden sind.

    mehr lesen: Was international tätige Projektingenieure können sollten

  • Neuer Geschäftsführer bei Cideon

    Neuer Geschäftsführer bei Cideon

    Zum 1. November hat Dr. Clemens Weis die operative Geschäftsführung von Cideon übernommen. Er folgt auf Clemens Voegele, der den Posten des Chief Digital Officers der Friedhelm Loh Group übernommen…

    mehr lesen: Neuer Geschäftsführer bei Cideon

  • Partnerschaft für verbessertes Service Lifecycle Management

    Partnerschaft für verbessertes Service Lifecycle Management

    Gemeinsam wollen MHP und IFS verbesserte Lösungen für ein durchgängiges Service Lifecycle Management anbieten.

    mehr lesen: Partnerschaft für verbessertes Service Lifecycle Management

  • Jedes vierte Unternehmen will mehr Produktionsprozesse auslagern

    Jedes vierte Unternehmen will mehr Produktionsprozesse auslagern

    25 Prozent der Unternehmen in Deutschland rechnen damit, dass in den kommenden fünf Jahren mehr Produktionsprozesse ausgelagert werden. Damit beschäftigen sich vor allem kleinere Unternehmen (bis 50Mio.€ Jahresumsatz). Etwa jede…

    mehr lesen: Jedes vierte Unternehmen will mehr Produktionsprozesse auslagern

  • Maschinenbauexporte überwinden Tiefpunkt

    Maschinenbauexporte überwinden Tiefpunkt

    Die Maschinenexporte aus Deutschland stabilisieren sich zunehmend. Im September verbuchten die Maschinen- und Anlagenbauer aus Deutschland beim Exportgeschäft ein Minus in Höhe von 7,6 Prozent im Vorjahresvergleich. Im Zeitraum Juli…

    mehr lesen: Maschinenbauexporte überwinden Tiefpunkt

  • 90 Anträge für Campusnetze

    90 Anträge für Campusnetze

    Mit Campusnetzen können Industrieunternehmen ihr eigenes 5G-Netzwerk betreiben. Ein Jahr nach Inkrafttreten der entsprechenden Vergabebedingungen sind bei der Bundesnetzagentur rund 90 Anträge eingegangen.

    mehr lesen: 90 Anträge für Campusnetze

  • Prüfkriterien zur KI-Zertifizierung

    Prüfkriterien zur KI-Zertifizierung

    Um das wirtschaftliche und gesellschaftliche Potential von künstlicher Intelligenz auszuschöpfen, müssen Menschen den Entscheidungen von KI-Systemen und den mit ihnen verbundenen Prozessen vertrauen. Dazu kann eine entsprechende Zertifizierung beitragen. Nach…

    mehr lesen: Prüfkriterien zur KI-Zertifizierung

  • SPS-MAGAZIN zeigt Herbst-Innovationen 2020

    SPS-MAGAZIN zeigt Herbst-Innovationen 2020

    Die Innovationen der Automatisierung im Rampenlicht: Im Sonderteil GROSSER HERBST DER INNOVATIONEN des aktuellen SPS-MAGAZINs präsentieren die führenden Anbieter der Automatisierungstechnik die neuen Produkte und Lösungen, die sie eigentlich auf…

    mehr lesen: SPS-MAGAZIN zeigt Herbst-Innovationen 2020