Lernen von digitalen Zwillingen im Omnibusbau

309825 443534 1
Bild: ©胜 张/stock.adobe.com

Die Berater von McKinsey beschreiben den digitale Zwilling so: ‚Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Nachbildung des Verhaltens eines Systems in seiner Betriebsumgebung.‘ Dabei kann es sich um ein Produkt, einen Fertigungsprozess oder eine ganze Lieferkette handeln. Nach McKinsey kombinieren digitale Zwillinge mehrere Arten von Modellen und verarbeiten Daten aus verschiedenen Quellen. Dadurch können sie eine bessere Annäherung an ein reales Objekt bieten als herkömmliche Simulationsansätze.

Digitale Zwillinge im Omnibusbau

In der Fertigungsindustrie gilt: Produkte müssen individuelle Kundenwünsche erfüllen können. Die Fertigung muss sowohl hohe Stückzahlen als auch kleine Mengen herstellen können. Digitale Doppelgänger können innerhalb solcher Fertigungsnetzwerke in verschiedenen Formaten nützlich sein. Daran wird im BMWK-geförderten Forschungsprojekt TwinMap gearbeitet. Dort sollen digitale Zwillinge für die Teilefertigung im Omnibusbau entstehen, die einen heterogenen Maschinenpark, den Wertstrom und die Lieferkette berücksichtigen. Als Verbundpartner mit dabei sind unter anderem Daimler Truck (Daimler Buses), Trumpf, IFAK sowie Forcam Enisco.

Niedrige Stückzahlen, viele Varianten

Bei der Fertigung von Bussen müssen Bauteile in niedrigen Stückzahlen und vielen Varianten hergestellt werden. Am Beispiel der Busfertigung von Daimler Buses ist es die Aufgabe von TwinMap, das Zusammenspiel von heterogenen Maschinen und unterschiedlichen Fertigungsverfahren zu optimieren und die Auswirkungen neuer Technologien zu testen – vom 3D-Druck bis hin zur spanenden Bearbeitung. Auf einer IT-Plattform soll weiterhin das Zusammenspiel von Maschinen und Prozessen optimiert und die Auswirkungen neuer Technologien vorhersehbar gemacht werden. Die Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Prozessen auf der IT-Plattform soll ausschließlich auf Basis von Standards erfolgen.

Maschinen standardisiert anbinden?

Dazu werden Submodelle für das sogenannte Onboarding von Maschinen (Assets) entwickelt, darunter die Submodelle Typenschild, signaltechnisches Abbild und Signalkomposition. Die Submodelle sollen eingebettet sein in den AAS-Ansatz, die Asset Administration Shell, oder Verwaltungsschale. Vereinfacht gesagt handelt es sich beim AAS-Ansatz um eine digitale Akte einer Maschine: Eine einheitlich standardisierte Datenstruktur, die wichtige Maschinendaten bereithält, welche bislang meist in verschiedenen Systemen verstreut abliegen, also Hersteller, Typ, Steuerungssoftware, Schnittstellen und so weiter. Mit der Verfügbarkeit der Daten an zentraler Stelle soll das Konfigurieren und Vernetzen der Maschine mit IT-Systemen schneller und einfacher werden.

Der kleinste gemeinsame Nenner

In der Minimalausführung enthält die AAS für eine Maschinenakte das digitale Typenschild (Digital Name Plate – DNP): Hersteller, Maschinentyp, Jahrgang, Seriennummer. Das klingt zehn Jahre nach dem VDMA-Einheitsblatt 66412 nach nicht viel, ist aber ein Anfang. Im Projekt TwinMap sollen folgende Submodelle entstehen:

  • Schnittstellen,
  • Signalort (Normierung),
  • Prozessdaten (Energie etc.),
  • Standort der Maschine.

Wären diese Submodelle zusätzlich zum digitalen Typenschild definiert und würden von den Herstellern der Maschinen mitgeliefert, ließen sich Maschinen künftig in wenigen Minuten digital anbinden. Auch die International Digital Twin Association (IDTA) und die Open Industry 4.0 Alliance sind auf breiter Front und überregional mit dem Thema unterwegs.

Digitale Abbilder für Produkte und Prozesse

In der Fertigung werden grundsätzlich zwei Ebenen von digitalen Zwillingen benötigt:

  • Auf der Produktebene sind vor allem 2D- und 3D-Modelle im Einsatz, die detailliert ein animiertes Produktdesign zeigen. So können Kosten für Prototypen eingespart werden. Nach einer McKinsey-Umfrage konnten Entwicklungszeiten um bis zu 50 Prozent reduziert werden, die Herstellung teurer Prototypen entfiel, durch bessere Features konnte der Verkauf gesteigert werden.
  • Auf der Prozessebene bilden digitale Zwillinge die Abläufe und Medienverbräuche einer Produktion in Echtzeit ab. Heute lassen sich Prozesse von klein bis groß auf Dashboards, Plantafeln und Werkerterminals analysieren. Diese meist durch das MES hergestellte Transparenz hilft, Störungen schnell zu beseitigen.

Digitale Zwillinge orchestrieren

Ein Manufacturing Execution System (MES) bildet die Drehscheibe für Daten aus unterschiedlichen Anwendungen und kann ebenfalls digitale Zwillinge ausliefern. Etwa über die MES-Funktion Rückverfolgbarkeit (Traceability): Diese kann als digitaler Zwilling eines Produktionsprozesses verstanden werden, weil sie darauf ausgerichtet ist, Herstellungsprozesse vollständig aufzuzeichnen. Es lässt sich genau nachvollziehen, was durch wen wann und wie gefertigt wurde. Gleiches gilt für die beiden MES-Funktionalitäten Energiemonitoring und Leistungsanalysen. Medienverbräuche wie Strom und Wasser oder die Gesamtanlageneffektivität OEE aus Verfügbarkeit, Leistung und Qualität lassen sich digital messen und optimieren – orchestriert auf einer MES-Plattform.

Autor:

Dr. Alexander Schließmann ist Lead Value Engineer der Forcam Enisco GmbH



  • Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

    Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

    Mit der Zusammenlegung von Marketing und Channel-Organisation stellt Schneider Electric die Kommunikationsarbeit in der DACH-Region neu auf.

    mehr lesen: Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

  • Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

    Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

    Rund die Hälfte der vom Branchenverband Bitkom befragten Erwerbstätigen würde Routineaufgabe an eine KI abgeben. Die andere Hälfte lehnt dies jedoch ab. Zudem sehen nur wenige der Befragten keinerlei Nachteile…

    mehr lesen: Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

  • Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion

    Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion

    Fraunhofer IAO und IPA sowie das IAT und EEP der Universität Stuttgart haben gemeinsam mit der Umwelttechnik BW in Stuttgart eine Studie vorgestellt: Die ’Roadmap Klimaneutrale Produktion’ soll Unternehmen in…

    mehr lesen: Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion

  • Autobauer sehen sich im Aufwind

    Autobauer sehen sich im Aufwind

    Die deutschen Autobauer blicken wieder zuversichtlicher auf die kommenden Monate. Laut aktueller Zahlen des Ifo Instituts fallen vor allem die Exportaussichten positiv auf.

    mehr lesen: Autobauer sehen sich im Aufwind

  • Deutsche Fertiger setzen vermehrt auf KI

    Deutsche Fertiger setzen vermehrt auf KI

    Rockwell Automation liefert in der neunten Ausgabe des ’State of Smart Manufacturing’-Reports Einblicke in Trends, Herausforderungen und Pläne für Hersteller. Demnach ist künstliche Intelligenz in der Fertigung angekommen.

    mehr lesen: Deutsche Fertiger setzen vermehrt auf KI

  • Silo AI und AppliedAI wollen KI-Ökosystem aufbauen

    Silo AI und AppliedAI wollen KI-Ökosystem aufbauen

    Die KI-Initiative AppliedAI startet eine Partnerschaft mit dem privaten KI-Labor Silo AI. Die Partner wollen ein europäisches Ökosystem zur KI-Implementierung aufbauen und Unternehmen damit eine Anlaufstelle bieten.

    mehr lesen: Silo AI und AppliedAI wollen KI-Ökosystem aufbauen

  • Auftragseingang im Maschinenbau: Flaute hält an

    Auftragseingang im Maschinenbau: Flaute hält an

    Auch im Februar sind die Bestellungen im Maschinen- und Anlagenbau prozentual zweistellig gesunken: Die Auftragseingänge blieben abermals um real 10% unter dem Vorjahresniveau.

    mehr lesen: Auftragseingang im Maschinenbau: Flaute hält an

  • Drei Prokuristen für Knapp Systemintegration

    Drei Prokuristen für Knapp Systemintegration

    Ab April unterstützen Gerald Rosspeintner, Thomas Pötsch und Werner Lichtenegger als Prokuristen die Geschäftsleitung von Knapp Systemintegration in Loeben.

    mehr lesen: Drei Prokuristen für Knapp Systemintegration

  • Christoph Kull wird President ERP+ bei Proalpha

    Christoph Kull wird President ERP+ bei Proalpha

    Proalpha strukturiert das Führungsteam der ERP Business Unit neu und ernennt Christoph Kull zum President ERP+. Er berichtet an CEO Eric Verniaut.

    mehr lesen: Christoph Kull wird President ERP+ bei Proalpha

  • Horváth-Studie untersucht KI-Standortfaktoren für Deutschland

    Horváth-Studie untersucht KI-Standortfaktoren für Deutschland

    95 Prozent der 102 von Horváth befragten Führungskräfte sprechen sich in der Studie für staatliche Unterstützung beim Ausbau von Studiengängen und ähnlichen Weiterbildungsformen mit KI-Schwerpunkten aus.

    mehr lesen: Horváth-Studie untersucht KI-Standortfaktoren für Deutschland

  • VDMA gründet Forum Manufacturing-X

    VDMA gründet Forum Manufacturing-X

    Mit der Gründung des Forums Manufacturing-X will der VDMA sämtliche Aktivitäten zu diesem Thema in Richtung seiner Mitgliedsunternehmen und Stakeholder bündeln und koordinieren. Die Arbeit des Forums fußt dabei auf…

    mehr lesen: VDMA gründet Forum Manufacturing-X

  • Unternehmen der Digitalwirtschaft wieder optimistischer

    Unternehmen der Digitalwirtschaft wieder optimistischer

    Im aktuellen Bitkom-Ifo-Digitalindex schätzen die Unternehmen ihre aktuelle Lage wieder besser ein. Auch die Erwartungen haben sich verbessert. Der Indexwert klettert im März somit um 1,6 Punkte.

    mehr lesen: Unternehmen der Digitalwirtschaft wieder optimistischer