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.



  • 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

  • Erholung im Dritten Quartal

    Erholung im Dritten Quartal

    Im Dritten Quartal hat sich die deutsche Wirtschaft von ihrem historischen Einbruch erholt, durch die neuerlichen Einschränkungen sei jedoch im vierten Quartal ein erneuter Dämpfer zu erwarten, so das BMWi.

    mehr lesen: Erholung im Dritten Quartal

  • Steffen Haack wird Vorstand für Entwicklung

    Steffen Haack wird Vorstand für Entwicklung

    Ab Januar wird Dr. Steffen Haack Entwicklungsvorstand bei Bosch Rexroth und tritt somit die Nachfolge von Dr. Heiner Lang an.

    mehr lesen: Steffen Haack wird Vorstand für Entwicklung

  • Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

    Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

    Von 2001 bis 2015 war Werner Rieche bereits für OpenText tätig. Nun kehrt er als Vice President DACH zum Softwareunternehmen zurück.

    mehr lesen: Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

  • 6 Steuertipps für Unternehmen

    6 Steuertipps für Unternehmen

    Aufgrund der Corona-Krise wurde eine Reihe von Steuergesetzen zugunsten von Unternehmen geändert. So können vor allem KMU unter anderem von Sonderabschreibungen, einer Verlängerung der Frist für den Investitionsabzugsbetrag sowie von…

    mehr lesen: 6 Steuertipps für Unternehmen

  • In fünf Phasen gegen Hacker

    In fünf Phasen gegen Hacker

    Angriffe mit Ransomware sind weit verbreitet und laut einer TÜV-Rheinland-Umfrage sehen sich rund 30 Prozent der darin Befragten Sicherheitsexperten, nicht ausreichend gegen eine solche Attacke gerüstet.

    mehr lesen: In fünf Phasen gegen Hacker

  • Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

    Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

    Die zweite Corona-Welle hat den Wirtschaftsaufschwung des Sommers ausgebremst, doch die Entwicklung mehrerer Impfstoffe macht Hoffnung: So geht die Konjunkturprognose des Instituts der Deutschen Wirtschaft (IW) davon aus, dass das…

    mehr lesen: Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

  • Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

    Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

    Die deutschen Ingenieure blicken skeptisch auf das Jahr 2021. In einer Befragung des VDI Wissensforums gibt mehr als die Hälfte der befragten Ingenieure an, dass sich die Auftragslage im eigenen…

    mehr lesen: Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

  • Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

    Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

    Andrea Alboni leitet seit dem 1. Dezember die Region Westeuropa für Universal Robots (UR). Damit übernimmt Alboni die Führung in einem der nach Unternehmensangaben wichtigsten Absatzmärkte von UR.

    mehr lesen: Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

  • Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

    Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

    Mit einem Plus von 16 Punkten sind die ZEW-Konjunkturerwartungen im Dezember auf 55 Index-Punkte gestiegen. Die aktuelle Lage wird jedoch schlechter eingeschätzt als im Vormonat.

    mehr lesen: Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher