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



  • Neuer Managing Director bei Dassault Systèmes

    Neuer Managing Director bei Dassault Systèmes

    Mit Dominic Kurtaz hat Dassault Systèmes einen neuen Managing Director für Zentraleuropa ernannt. Zudem wurde das Vertriebsteam neu aufgestellt.

    mehr lesen: Neuer Managing Director bei Dassault Systèmes

  • S&T hebt Prognose an

    S&T hebt Prognose an

    Mehr Umsatz, ein besseres Ergebnis und angehobene Ziele für das laufende Geschäftsjahr. Der Technologiekonzern ist bisher vergleichsweise gut durch die aktuelle Krise gekommen. Verantwortlich dafür sind auch Zuwächse im Medizintechnikbereich.

    mehr lesen: S&T hebt Prognose an

  • Ein digitaler Zwilling für die Produktion

    Ein digitaler Zwilling für die Produktion

    Die Prostep AG, das Institut der Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Universität Hannover und die ISB wollen in einem gemeinsamen Projekt KMUs den digitalen Zwilling näher bringen.

    mehr lesen: Ein digitaler Zwilling für die Produktion

  • Produktionserwartungen der Industrie sind gedämpft

    Produktionserwartungen der Industrie sind gedämpft

    Nach mehreren Anstiegen in Folge, sind die Produktionserwartungen der deutschen Industrie im Oktober insgesamt etwas zurückgegangen. Eine Mehrzahl der Branchen plane jedoch eine Ausweitung der Produktion, so Ifo-Experte Klaus Wohlrabe.

    mehr lesen: Produktionserwartungen der Industrie sind gedämpft

  • Leadec übernimmt AVI GmbH

    Leadec übernimmt AVI GmbH

    Leadec hat zum 1. November die AVI GmbH übernommen. Das Unternehmen ist im Bereich Automation sowie produktionsnaher IT tätig.

    mehr lesen: Leadec übernimmt AVI GmbH

  • Inlandsorders wieder im Plus

    Inlandsorders wieder im Plus

    Der Maschinen- und Anlagenbau in Deutschland erholt sich schrittweise von den Folgen der Corona-Krise. Nach dem saisonalen Rückschlag im August zeigte der Auftragseingang im September 2020 wieder ein positives Bild.

    mehr lesen: Inlandsorders wieder im Plus

  • Mit ‘Sammi‘ Fremdkörper in Lebensmitteln aufspüren

    Mit ‘Sammi‘ Fremdkörper in Lebensmitteln aufspüren

    Fremdkörper in Lebensmittel können für Konsumenten gefährlich werden. Die etablierten Röntgenverfahren erkennen vor allem Metalle – Glas, Kunststoff und Holz stellen hingegen eine Herausforderung dar. Der Prototyp ‘Sammi‘ soll diese…

    mehr lesen: Mit ‘Sammi‘ Fremdkörper in Lebensmitteln aufspüren

  • Jens-Peter Hess neuer Geschäftsführer bei Centric Deutschland

    Jens-Peter Hess neuer Geschäftsführer bei Centric Deutschland

    Mit Jens-Peter Hess hat der SAP-Spezialist Centric einen neuen Geschäftsführer. Er wird das Unternehmen gemeinsam mit Steven Wernike leiten.

    mehr lesen: Jens-Peter Hess neuer Geschäftsführer bei Centric Deutschland

  • Ingenieurarbeitsmarkt gerät zunehmend unter Druck

    Ingenieurarbeitsmarkt gerät zunehmend unter Druck

    Die Corona-Krise hinterlässt auch auf dem Ingenieurarbeitsmarkt Spuren. Das zeigen die Zahlen für das 3. Quartal aus dem aktuellen Ingenieurmonitor, den der VDI mit dem Institut der deutschen Wirtschaft (IW)…

    mehr lesen: Ingenieurarbeitsmarkt gerät zunehmend unter Druck

  • Keine FMB in diesem Jahr

    Keine FMB in diesem Jahr

    Vom 4. bis zum 6. November sollte in Bad Salzuflen die FMB – Zuliefermesse für den Maschinenbau über die Bühne gehen. Durch die aktuelle Pandemie-Lage haben die Veranstalter die Messe…

    mehr lesen: Keine FMB in diesem Jahr

  • Arbeitsmarktbarometer im Oktober stabil

    Arbeitsmarktbarometer im Oktober stabil

    Mit einem leichten Anstieg um 0,1 Punkte gegenüber dem Vormonat zeigt sich das IAB-Arbeitsmarktbarometer im Oktober stabil.

    mehr lesen: Arbeitsmarktbarometer im Oktober stabil

  • Verkaufszahlen von Servicerobotern steigen weltweit um 32 Prozent

    Verkaufszahlen von Servicerobotern steigen weltweit um 32 Prozent

    Der Markt für Serviceroboter erfährt durch die Covid-19-Pandemie einen Schub. So prognostiziert die International Fedaration of Robotics, dass sich der Umsatz mit in diesem Bereich bis 2022 mehr als verdoppeln…

    mehr lesen: Verkaufszahlen von Servicerobotern steigen weltweit um 32 Prozent