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.



  • Branchenverbände hoffen 2021 auf Besserung

    Branchenverbände hoffen 2021 auf Besserung

    Zum Jahreswechsel befragt das Institut der deutschen Wirtschaft (IW) traditionell deutsche Verbände nach ihren wirtschaftlichen Erwartungen für das kommende Jahr. In diesem Jahr berichten darin die meisten Branchen von einschneidenden…

    mehr lesen: Branchenverbände hoffen 2021 auf Besserung

  • Nachhaltigkeit wird zum Trend

    Nachhaltigkeit wird zum Trend

    Nachhaltigkeit und stärkeres Umweltbewusstsein erfahren in der Fertigungsindustrie neue Aufmerksamkeit. Der Übergang von der Linearwirtschaft zu einer Kreislaufwirtschaft spielt dabei eine entscheidende Rolle. Colin Elkins, Vice President Manufacturing bei IFS,…

    mehr lesen: Nachhaltigkeit wird zum Trend

  • Hannover Messe erneut als digitales Event

    Hannover Messe erneut als digitales Event

    Angesichts der aktuellen Entwicklungen rund um Covid-19 hat die Deutsche Messe gemeinsam mit den Ausstellern der Hannover Messe entschieden, die Industrieschau in diesem Jahr erneut digital auszurichten.

    mehr lesen: Hannover Messe erneut als digitales Event

  • Auftragsplus im November

    Auftragsplus im November

    Im November 2020 haben die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer erstmals seit Beginn des Berichtsjahres wieder Orderzuwächse sowohl aus dem Inland als auch aus dem Ausland verzeichnet.

    mehr lesen: Auftragsplus im November

  • Trends für die IT-Sicherheit

    Trends für die IT-Sicherheit

    Durch die drastischen Veränderungen im Jahr 2020 wurde die Digitalisierung stark forciert, Netzwerkinfrastrukturen änderten sich und Clouds konnten weitere Zugewinne verzeichnen. Gerade, was Homeoffice angeht, musste zunächst einiges improvisiert werden.

    mehr lesen: Trends für die IT-Sicherheit

  • VDI-Statusreport:Maschinelles Lernen im Mittelstand

    VDI-Statusreport:Maschinelles Lernen im Mittelstand

    Im November 2020 ist der VDI-Statusreport ‚Maschinelles Lernen in KMU‘ erschienen. Die Veröffentlichung gibt Tipps, wie gerade mittelständische Firmen Projekte mit maschinellem Lernen (ML) umsetzen können.

    mehr lesen: VDI-Statusreport:Maschinelles Lernen im Mittelstand

  • Software-Container in Bewegung

    Software-Container in Bewegung

    Mit dem häufigeren Einsatz von Industrial Internet of Things-Anwendungen haben sich auch die Technologien von Software-Containern mehr und mehr durchgesetzt. Mit ihnen können Unternehmen die Geschwindigkeit, Flexibilität und Qualität bei…

    mehr lesen: Software-Container in Bewegung

  • Fortinet übernimmt Panopta

    Fortinet übernimmt Panopta

    Fortinet will den SaaS-Plattform-Anbieter Panopta übernehmen. Mit der Lösung des Unternehmens will Fortinet Netzwerkleistung und -sicherheit seiner Kunden verbessern.

    mehr lesen: Fortinet übernimmt Panopta

  • Tech Mahindra und SAP erweitern Partnerschaft

    Tech Mahindra und SAP erweitern Partnerschaft

    Tech Mahindra und SAP wollen ihre Partnerschaft zur Bereitstellung von ‘Intelligent Enterprise‘-Technologien erweitern.

    mehr lesen: Tech Mahindra und SAP erweitern Partnerschaft

  • Hexagon übernimmt Vertriebspartner

    Hexagon übernimmt Vertriebspartner

    Der Geschäftsbereich Manufacturing Intelligence von Hexagon hat die Übernahme der Mecadat AG bekanntgegeben, einem Vertriebspartner für CAD-CAM-Software und ergänzende Lösungen für die Herstellung von Werkzeugen und Formen.

    mehr lesen: Hexagon übernimmt Vertriebspartner

  • VDI-Direktor Appel ist Präsident der FEANI

    VDI-Direktor Appel ist Präsident der FEANI

    VDI-Direktor Ralph Appel ist am 9. Oktober 2020 zum Präsidenten der FEANI (Fédération Européenne d’Associations Nationales d’Ingénieurs) gewählt worden. Der Dachverband FEANI vertritt knapp 350 technisch-wissenschaftliche Organisationen aus 32 Ländern…

    mehr lesen: VDI-Direktor Appel ist Präsident der FEANI

  • PTC übernimmt Arena Solutions

    PTC übernimmt Arena Solutions

    Für insgesamt 715Mio.US$ übernimmt PTC den SaaS-Plattform-Anbieter Arena Solutions. Die Akquise soll im zweiten Quartal 2021 angeschlossen sein.

    mehr lesen: PTC übernimmt Arena Solutions