Von digitalen Zwillingen zu Datenräumen

Aerial View Digital Twin Computer Vision of City. Autonomous Self Driving Cars Moving Through Streets. Animated Scanning Visualization Concept AI Digitalizes and Analyzes Roads and Pedestrians
Bild: ©Gorodenkoff/stock.adobe.com

Digitale Zwillinge eröffnen neue Perspektiven für die Produktion: Sie verbinden physische und digitale Welt und können die Lebenszyklen eines Produkts transparenter machen. Unternehmen erhalten so die Möglichkeit, Abläufe kontinuierlich zu überwachen, Prozesse anzupassen und Innovationen schnell umzusetzen. In der Praxis bedeutet das: Jedes Produkt erhält eine digitale Lebensakte, die Informationen von der Herstellung über die Nutzung bis zum Recycling dokumentiert. Diese Akte kann Produktionsdaten, Energieverbräuche, Bearbeitungsparameter und Zertifikate, wie das digitale Kalibrierzertifikat enthalten.

Bewährte Technik

Die technische Grundlage bildet eine eindeutige Produktidentifikation – etwa über QR-Codes, Data-Matrix-Codes oder RFID-Tags auf Basis einer ‚Unique ID‘. Diese ermöglicht nicht nur die Rückverfolgung von Bauteilen, sondern z.B. auch die Übergabe von Arbeitsanweisungen direkt an Maschinen. Damit wird das Produkt selbst zum Informationsträger, der sich ausweist und beschreibt, wie es zu bearbeiten ist. Ein Paradigmenwechsel gegenüber klassischen MES-Systemen, bei denen die Steuerung zentral erfolgt.

Neues Automatisierungspotential

Der digitale Zwilling erlaubt eine autonome Prozesssteuerung, etwa um Kosten zu senken und gleichzeitig die Variantenvielfalt zu erhöhen. Besonders relevant ist dies für ‚Lot Size One‘-Strategien, bei denen Produkte individuell gefertigt werden. Durch die Integration von Fähigkeiten (Capabilities) und Anforderungen (Skills) lassen sich Arbeitspläne, CNC-Profile und weitere produktionsrelevante Daten direkt am Produkt hinterlegen.

Vom selbstbeschreibenden Produkt zur autonomen Fabrik

Die Einführung digitaler Zwillinge erfordert jedoch eine neue Logik der Systemintegration. Statt Punkt-zu-Punkt-Schnittstellen zwischen IT- und OT-Systemen wird eine Zwischenschicht benötigt, eine 1:n-Schnittstelle, die Daten aus Anwendungen wie ERP-Software, MES, CRM-System zusammenführt. Diese Konnektivitätslayer abstrahiert und standardisiert die anfallenden Daten. Hier setzen Initiativen wie Manufacturing-X und Factory-X an. Mit der Asset Administration Shell (AAS) als Daten-Metamodell und Konvertierungsservices wie dem MX-Port wird eine interoperable Infrastruktur (Datenräume) geschaffen, die dann den Austausch zwischen Unternehmen ermöglicht.

Hybride Architektur

Nicht alle Daten müssen oder sollten in die Cloud. Gerade bei großen Datenmengen, etwa aus Videostreams zur Qualitätskontrolle, ist eine Vorverarbeitung auf Edge-Devices essenziell. Diese ermöglichen eine lokale Analyse und entscheiden, welche Daten in den digitalen Zwilling übernommen werden. KI-Anwendungen auf der Edge sind längst umsetzbar und helfen, die Datenflut zu bewältigen. So entstehen hybride Architekturen, bei denen Zwillinge durch dezentrale Satelliten ergänzt werden. Auch über die Grenzen des eigenen Unternehmens hinaus bieten digitale Zwillinge Potenzial. In der Lieferkette ermöglichen sie eine feingliedrige Transparenz – etwa durch Geo-Tracking oder die Erfassung von Erschütterungen und Feuchtigkeit während des Transports. Die Zwillinge lassen sich dabei verschachteln: vom Produkt über die Palette bis zum LKW. Dies erlaubt eine durchgängige Sicht auf die gesamte Wertschöpfungskette.

Nachhaltigkeit und Geschäftsmodelle

Beim Endkunden eröffnen sich neue Geschäftsmodelle. Ein QR-Code auf einem Produkt müsste nicht mehr zur klassischen Bedienungsanleitung führen, sondern zu einem personalisierten Serviceportal. Dort können Ersatzteile bestellt, Wartungsservices gebucht oder Zusatzangebote genutzt werden. Selbst bei IoT-unvernetzten Geräten entstehen so Feedback-Loops, die Erkenntnisse über die Produktnutzung liefern können. Diese Daten fließen für Optimierungen zurück in Entwicklung und Produktion. Auch im Kontext von Nachhaltigkeitszielen können digitale Zwillinge eine wichtige Rolle einnehmen. Sie ermöglichen die Rückverfolgung von Materialien, die Bewertung von Energieverbräuchen und die Umsetzung von Circular-Economy-Konzepten wie Refurbishment und Upcycling. So lassen sich Produkte nicht nur zurücknehmen und neu aufbereiten, sondern auch gezielt aktualisieren – basierend auf ihrer tatsächlichen Nutzung.

Die Einführung digitaler Zwillinge ist mit Investitionen verbunden. Neben Hardware für Identifikation und Sensorik sind vor allem Softwares für Datenmodellierung, Schnittstellenmanagement und Analyse erforderlich. Aber durch die Datenstandardisierung über die AAS werden ausufernde Integrationsprojekte seltener. Zudem ermöglicht – oder erfordert – die durch die Umstellung auf objektzentrische Datenhaltung gewonnene Flexibilität auch Prozessanpassungen. Langfristig eröffnen sich zahlreiche Chancen: Höhere Transparenz von Betriebsabläufen und Produkthistorie, eine bessere Produktionssteuerung, neue Geschäftsmodelle, die etwa dem Endkunden Mehrwertservices über individuelle Produktportale anbieten und Nachhaltigkeit, indem produktbezogene Informationen wie Recyclingfähigkeit und Materialdaten direkt am Produkt verfügbar sind. All das trägt dazu bei, Prozesse gezielter zu steuern, Innovationen schneller umzusetzen und Kreislaufwirtschaft tatsächlich zu ermöglichen.



  • Neuer CEO für Bentley Systems

    Neuer CEO für Bentley Systems

    Bentley Systems hat einen neuen CEO. Mit Nicholas Cumins übernimmt erstmals eine Führungskraft, die nicht aus der Bentley-Familie stammt, die Geschicke des CAD-Spezialisten.

    mehr lesen: Neuer CEO für Bentley Systems

  • Eplan feiert 40-jähriges Firmenjubiläum

    Eplan feiert 40-jähriges Firmenjubiläum

    1984 wurde das Elektro-Engineering aus der Taufe gehoben und damit auch die Software, die dem Unternehmen Eplan seinen Namen gab. Das 40-jährige Bestehen wurde nun mit einer Veranstaltung im Nationalen…

    mehr lesen: Eplan feiert 40-jähriges Firmenjubiläum

  • Inneo und Klietsch gehen Partnerschaft ein

    Inneo und Klietsch gehen Partnerschaft ein

    Nach mehreren Jahrzehnten der Zusammenarbeit gehen Inneo und die Ingenieurgemeinschaft Klietsch eine strategische Partnerschaft ein.

    mehr lesen: Inneo und Klietsch gehen Partnerschaft ein

  • Fachpack nimmt die EU-Verpackungsverordnung in den Fokus

    Fachpack nimmt die EU-Verpackungsverordnung in den Fokus

    Wenn die Fachpack vom 24. bis 26. September im Messezentrum Nürnberg stattfindet, gibt die Fachmesse Einblicke in alle relevanten Themen der Verpackungswirtschaft.

    mehr lesen: Fachpack nimmt die EU-Verpackungsverordnung in den Fokus

  • Maschinen- und Anlagenbau mit deutlichen Ordereinbußen

    Maschinen- und Anlagenbau mit deutlichen Ordereinbußen

    Im Mai lagen die Bestellungen im Maschinenbau um real 27 Prozent unter ihrem Vorjahreswert. Ein großer Teil des Rückgangs führt der VDMA auf einen Basiseffekt zurück, sieht aber im Ergebnis…

    mehr lesen: Maschinen- und Anlagenbau mit deutlichen Ordereinbußen

  • Wie KI die Datensicherheit verbessert

    Wie KI die Datensicherheit verbessert

    Künstliche Intelligenz kann große Datenmengen schnell und präzise analysieren, um Muster und Anomalien zu erkennen. Das ist auch im Security-Bereich hilfreich. Forcepoint, ein Spezialist für IT-Sicherheit, nennt einige Beispiele, wie…

    mehr lesen: Wie KI die Datensicherheit verbessert

  • Mit KI Produktions- und Lieferketten optimieren

    Mit KI Produktions- und Lieferketten optimieren

    Im Forschungsprojekt VaStNet (Value Stream Optimization Networks) untersuchen SimPlan, Sieben Consulting-Training-System und die Hochschule RheinMain (HSRM), wie Planerinnen und Planer zukünftig KI-gestützt korrekte Wertströme mittels neuronaler Netze einfacher modellieren und…

    mehr lesen: Mit KI Produktions- und Lieferketten optimieren

  • Remira ernennt Ralph Hartwig zum Finanzchef

    Remira ernennt Ralph Hartwig zum Finanzchef

    Ralph Hartwig ist neuer CFO beim Softwareanbieter Remira. Das Führungsspitze des Unternehmens ist somit wieder komplett.

    mehr lesen: Remira ernennt Ralph Hartwig zum Finanzchef

  • Was macht eigentlich ein Softwaretester?

    Was macht eigentlich ein Softwaretester?

    Wenn ein Computer-Programm einen Fehlercode anzeigt oder gar nichts mehr geht, ist der Ärger groß. Um solche Probleme im Vorfeld zu erkennen und zu vermeiden, gibt Tester. Im Interview erklärt…

    mehr lesen: Was macht eigentlich ein Softwaretester?

  • Edag eröffnet Simulationszentrum

    Edag eröffnet Simulationszentrum

    Im Zero Prototype Lab der Edag Group in Wolfsburg können Kunden ihre Entwicklungen anhand von Simulatoren testen.

    mehr lesen: Edag eröffnet Simulationszentrum

  • Florian Jurecka leitet Vertrieb und Marketing bei Aucotec

    Florian Jurecka leitet Vertrieb und Marketing bei Aucotec

    Aucotec verstärkt die Führungsebene und bündelt damit seine Marketing- und Vertriebsaktivitäten. Diese verantwortet künftig Florian Jurecka.

    mehr lesen: Florian Jurecka leitet Vertrieb und Marketing bei Aucotec

  • Ein Upgrade für den Teilchenbeschleuniger

    Ein Upgrade für den Teilchenbeschleuniger

    Dem größten Teilchenbeschleuniger der Welt steht ein Upgrade bevor. Denn zukünftig sollen weit größere Datenmengen als bisher ausgetauscht werden – und das auch schneller. Nokia ist Teil eines Forschungsprojekts, das…

    mehr lesen: Ein Upgrade für den Teilchenbeschleuniger