Wie digitale Zwillinge die Produktion voranbringen

481455
Bild: ©chesky/stock.adobe.com

Während digitale Zwillinge schon seit Jahren ein wirkungsvolles Instrument zur Planung und Simulation von realen Systemen darstellen, heben neue Ansätze, gestützt von State-of-the-Art-Technologien, das Konzept auf ein völlig neues Niveau. Auftrieb brachten vor allem Technologien wie KI, Edge Computing und der 5G-Mobilfunkstandard für die Übertragung von Echtzeitdaten. Das Ergebnis des Zusammenspiels stellt die Fertigungsbranche vor neue Möglichkeiten bei der Planung, Analyse und Optimierung ihrer Anlagen – von einzelnen Robotern bis zu detaillierten digitalen Pendants von ganzen Werken. Vor allem Unternehmen aus den Bereichen Automobil, Luftfahrt, Elektrotechnologie und Maschinenbau beschäftigen sich mit dem Einsatz der Technologie.

Auf die Daten kommt es an

Genau wie jede andere Simulation und jedes andere Modell ist ein digitaler Zwilling immer nur so gut, wie es die Datenlage zulässt. Je mehr Informationen dabei zur Verfügung stehen, desto exakter kann das virtuelle Abbild die Realität simulieren und präzise Ergebnisse liefern. Dafür kommen neben Sensoren, IoT-Konnektoren und Datenbanken auch Algorithmen und Visualisierungstools zum Einsatz, die aus dem riesigen Datenstrom die relevanten Information herausfiltern, aufbereiten und schließlich in ein virtuelles Modell transformieren. Komplexe Umgebungen, die aus zahllosen verschiedenen Infrastruktur-Komponenten, Geräten und Maschinen bestehen, werden dabei schnell zu einer Herausforderung – denn um die Wirklichkeit tatsächlich adäquat abzubilden, werden neben den Betriebsdaten auch Informationen von anderen Systemen sowie Umgebungsdaten wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit benötigt. Ein weiterer Stolperstein dabei ist die Qualität der Daten. Für den erfolgreichen Einsatz von digitalen Zwillingen müssen Unternehmen zuerst alle Informationen aus den unterschiedlichen Quellen zusammenfassen und aufbereiten, um über eine gute Ausgangslage für die Modellierung zu verfügen.

Doppelgänger in Echtzeit

Digitale Zwillinge sind allerdings kein starres Konstrukt, das nach dem Einschalten einfach weiterlaufen kann. Die Doppelgänger sind auf Echtzeitdaten angewiesen, die die Grundlage für eine präzise und reaktionsfähige Simulation der physischen Umgebung bilden. Erst ein kontinuierlicher Datenfluss befähigt das Modell, Veränderungen im Produktionsablauf zu erkennen, fundierte Entscheidungen vorzuschlagen und somit Prozesse zu optimieren. Weil der schnellen Verfügbarkeit der Daten dabei eine zentrale Rolle zukommt, setzen immer mehr Fertigungsunternehmen auf das Zusammenspiel der Schlüsseltechnologien 5G, Edge Computing und künstliche Intelligenz. Ziel der Bemühungen ist es, die beispielsweise in einer Produktionshalle gesammelten Daten mit möglichst geringem Zeitverlust direkt dort zu verarbeiten und zu analysieren, wo sie gesammelt werden. Um kurze Wege mit geringer Verzögerung einzurichten, werden die zeitkritischen Daten über 5G, auch realisierbar als private 5G-Netzwerke, übertragen und auf IT-Systemen am Edge verarbeitet – und im digitalen Zwilling bereitgestellt. Diese technologische Lösung sorgt für die schnelle Übermittlung von Daten aus der realen Welt an das Modell, aber auch dafür, auf dem gleichen Weg aus den Erkenntnissen abgeleitete Handlungsempfehlungen an die Maschinen und ihre Steuersysteme zurückzuspielen.

Was digitale Zwillinge leisten

Virtuelle Doppelgänger analysieren physische Assets nahezu in Echtzeit und dienen auch als geschützte Umgebung für das gefahrlose Testen von Anpassungen in den Abläufen. So können Unternehmen beispielsweise simulieren, wie sich bestimmte Veränderungen innerhalb von Produktionsprozessen auf den Energieverbrauch auswirken oder welchen Einfluss neue Materialien auf das Endprodukt haben. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Planung von Produktionsstraßen und ganzen Werken auf Grundlage von digitalen Zwillingen. In diesem Fall entsteht die physische Umgebung nach der Simulation in der virtuellen Welt.

Anomalien aufspüren

Doch unabhängig davon, für welchen Weg sich Unternehmen entscheiden, einmal in Betrieb genommen und mit einer soliden Datenbasis versorgt, stellen digitale Zwillinge ein mächtiges Werkzeug dar. Sie erkennen Anomalien, können die bestmöglichen Zeitpunkte für Wartungsarbeiten berechnen und Downtimes sowie Produktionsstörungen im laufenden Betrieb reduzieren. Künftig sind vielleicht sogar Szenarien technologisch möglich, in dem der digitale Zwilling in einem komplexen System die Produktionsumgebung nahezu autonom steuert. Ein Blick auf die Effekte der virtuellen Simulation zeigt allerdings, dass sich Aufwand und Mühe schon heute lohnen kann.



  • Partnerschaft zwischen Photocentric und CoreTechnologie

    Partnerschaft zwischen Photocentric und CoreTechnologie

    Im Rahmen einer Partnerschaft wollen der Softwareanbieter CoreTechnologie und der Druckmaschinenhersteller Photocentric gemeinsame Lösungen anbieten.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen Photocentric und CoreTechnologie

  • Personelle Veränderungen bei Robert Bosch

    Personelle Veränderungen bei Robert Bosch

    Zum Jahreswechsel kommt es bei der Robert Bosch GmbH zu einigen personellen Veränderungen. U.a. verabschiedet sich Aufsichtsratschef Franz Fehrenbach in den Ruhestand.

    mehr lesen: Personelle Veränderungen bei Robert Bosch

  • Transition Technologies PSC eröffnet deutsche Niederlassung

    Transition Technologies PSC eröffnet deutsche Niederlassung

    Transition Technologies PSC eröffnet als Spezialist im Bereich der digitalen Transformation einen Firmensitz in Deutschland. Die Leitung übernimmt Stefan Zeiler.

    mehr lesen: Transition Technologies PSC eröffnet deutsche Niederlassung

  • Karten spielen und Werkzeug- und Formenbau lernen

    Karten spielen und Werkzeug- und Formenbau lernen

    Studierende und Auszubildende im Bereich Werkzeug- und Formenbau lernen mit einem Kartenspiel spielerisch die Grundlagen ihres Fachs.

    mehr lesen: Karten spielen und Werkzeug- und Formenbau lernen

  • Partnerschaft zwischen Senseye und PTC

    Partnerschaft zwischen Senseye und PTC

    Im Zuge einer Partnerschaft zwischen Senseye und PTC soll die Predictive Maintenance-Lösung von Senseye über die PTC IIoT-Plattform ThingWorx zur Verfügung stehen.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen Senseye und PTC

  • Manipulation durch Microsoft-signierte Malware

    Manipulation durch Microsoft-signierte Malware

    Eine als Netzwerktreiber getarnte Schadesoftware ermöglicht Hackern die Manipulation des Datenverkehrs. Dabei trägt die Schadsoftware ein gültiges Microsoft-Zertifikat.

    mehr lesen: Manipulation durch Microsoft-signierte Malware

  • Datenerfassung über die Stromzufuhr

    Datenerfassung über die Stromzufuhr

    Ein Forschungsteam vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat ein Monitoringsystem für den niederschwelligen Einstieg in die digitale Produktion entwickelt. Damit können alten Bestandsmaschinen Daten entlockt werden. IT-Fachkenntnisse und…

    mehr lesen: Datenerfassung über die Stromzufuhr

  • Exportbetriebe nicht stärker von der Pandemie betroffen

    Exportbetriebe nicht stärker von der Pandemie betroffen

    Knapp die Hälfte der exportierenden privatwirtschaftlichen Betriebe in Deutschland hat seit Beginn der Pandemie einen Rückgang ihrer Ausfuhren verzeichnet. Dennoch schätzen exportierende Betriebe im Schnitt ihre Geschäftslage nicht stärker negativ…

    mehr lesen: Exportbetriebe nicht stärker von der Pandemie betroffen

  • Cybercrime in Deutschland

    Cybercrime in Deutschland

    Schon seit Jahren ist zu beobachten, dass die Bedrohung durch Cyberkriminelle kontinuierlich zunimmt. Allein im Vorjahr wurden nach Angaben des Bundeskriminalamts (BKA) fast 110.000 Cyberattacken in Deutschland registriert. Das sind…

    mehr lesen: Cybercrime in Deutschland

  • Schutz von Industrieunternehmen

    Schutz von Industrieunternehmen

    Industrielle Netzwerke sind äußerst unterschiedlich. Entsprechend benötigen Unternehmen effektive Cybersicherheitslösungen, die sich auf die individuellen Anforderungen abstimmen lassen und sich mit ihren Zielen weiterentwickeln können, ohne ihre Infrastruktur oder ihr…

    mehr lesen: Schutz von Industrieunternehmen

  • Neuer Bedrohungsakteur PuzzleMaker

    Neuer Bedrohungsakteur PuzzleMaker

    Bereits im April entdeckten Kaspersky-Experten eine Reihe extrem zielgerichteter Cyberattacken gegen mehrere Unternehmen, die zuvor unentdeckte Google-Chrome- und Microsoft-Windows-Zero-Day-Exploits nutzten.

    mehr lesen: Neuer Bedrohungsakteur PuzzleMaker

  • Peter Schmidt wird Chief Revenue Officer bei iPoint

    Peter Schmidt wird Chief Revenue Officer bei iPoint

    Compliance-Software-Pionier Peter Schmidt wird Chief Revenue Officer bei iPoint Auf der neu geschaffenen Position des Chief Revenue Officer soll Peter Schmidt das internationale Geschäft bei iPoint-Systems voranbringen. Der strategischen Neuausrichtung…

    mehr lesen: Peter Schmidt wird Chief Revenue Officer bei iPoint