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.



  • Armin Schnettler wird VDE-Präsident

    Armin Schnettler wird VDE-Präsident

    Der VDE hat mit Prof. Dr. Armin Schnettler einen neuen Präsidenten. Er folgt auf Dr. Gunther Kegel.

    mehr lesen: Armin Schnettler wird VDE-Präsident

  • Plattform für digitale Ausweisdokumente

    Plattform für digitale Ausweisdokumente

    Infineon Technologies bietet mit Secora ID eine einfach zu integrierende Sicherheitsplattform für digitale Ausweisdokumente, die kontaktlos funktionieren.

    mehr lesen: Plattform für digitale Ausweisdokumente

  • In der Krise mehr digitalisieren

    In der Krise mehr digitalisieren

    52 Prozent der Unternehmen wollen ihre Ausgaben bezüglich der digitalen Transformation erhöhen. Dies hat der Business-Software-Anbieter IFS in einer Studie ermittelt für die weltweit mehr als 3.032 Führungskräfte befragt wurden.

    mehr lesen: In der Krise mehr digitalisieren

  • Maschinenbau: Stimmungslage im 2. Quartal

    Maschinenbau: Stimmungslage im 2. Quartal

    Der exportorientierte deutsche Maschinenbau wurde von der weltweiten Corona-Pandemie hart getroffen. Das wird sich auch so schnell nicht ändern. Darauf deuten sowohl die aktuelle Stimmungslage sowie die Konjunktur- und Umsatzprognose…

    mehr lesen: Maschinenbau: Stimmungslage im 2. Quartal

  • Veränderungen in Bosch-Geschäftsführung

    Veränderungen in Bosch-Geschäftsführung

    Bosch Rexroth gibt einige Veränderungen in der Geschäftsführung bekannt. Unter anderem tritt Filiz Albrecht die Nachfolge von Christoph Kübel an, der zum Jahresende in den Ruhestand geht.

    mehr lesen: Veränderungen in Bosch-Geschäftsführung

  • Cyber Security for Critical Infrastructures

    Cyber Security for Critical Infrastructures

    Die zunehmende Digitalisierung von Unternehmen und die damit einhergehende Vernetzung praktisch aller Gebiete schaffen ein enormes wirtschaftliches Potenzial. Gleichzeitig entstehen durch die zunehmende Vernetzung aber auch neue Gefahren und Cyberangriffe…

    mehr lesen: Cyber Security for Critical Infrastructures

  • Operational Technology im Fokus von Cyberattacken

    Operational Technology im Fokus von Cyberattacken

    In einer weltweiten Studie haben TÜV Rheinland und das Marktforschungsinstitut Ponemon untersucht, wie es um die Cybersicherheit von Industrieanlagen bestellt ist. Demnach ist die Operational Technology besonders gefährdet.

    mehr lesen: Operational Technology im Fokus von Cyberattacken

  • Unternehmen sehen Licht am Ende des Tunnels

    Unternehmen sehen Licht am Ende des Tunnels

    Mit dem stärksten jemals gemessenen Anstieg hat sich der Ifo-Geschäftsklimaindex im Juni im Vergleich zum Vormonat etwas erholt. Er liegt nun bei 86,2 Punkten.

    mehr lesen: Unternehmen sehen Licht am Ende des Tunnels

  • Cloud-Computing bleibt auf Wachstumskurs

    Cloud-Computing bleibt auf Wachstumskurs

    Im vergangenen Jahr haben 76 Prozent der Unternehmen Rechenleistung aus der Cloud in Anspruch genommen. Dies geht aus einer Studie von Bitkom Research im Auftrag von KPMG hervor.

    mehr lesen: Cloud-Computing bleibt auf Wachstumskurs

  • Maschinenbauer zuversichtlich für die Zeit nach Corona

    Maschinenbauer zuversichtlich für die Zeit nach Corona

    Die überwiegende Zahl der Maschinenbauer ist zuversichtlich, mittelfristig auf das nominale Umsatzniveau von 2019 zurückzukehren. So lautet die Kernbotschaft der sechsten VDMA-Blitzumfrage zur Corona-Pandemie, an der 658 Unternehmen teilnahmen.

    mehr lesen: Maschinenbauer zuversichtlich für die Zeit nach Corona

  • Google Cloud tritt der OPC Foundation bei

    Google Cloud tritt der OPC Foundation bei

    Google Cloud wird künftig verstärkt OPC UA nutzen, um Maschinendaten zur Verarbeitung an die eigene Infrastruktur zu übertragen. Dafür tritt die Firma der OPC Foundation als 773. Mitglied bei.

    mehr lesen: Google Cloud tritt der OPC Foundation bei

  • Zukünftig weniger Dienstreisen?

    Zukünftig weniger Dienstreisen?

    Wie aus der aktuellen Ifo-Konjunkturumfrage hervorgeht, will mehr als die Hälfte der deutschen Unternehmen — vor allem aus der Industrie — im Zuge der Coronakrise Geschäftsreisen dauerhaft zurückfahren.

    mehr lesen: Zukünftig weniger Dienstreisen?