Worauf Hersteller achten sollten: Produkt- und Prozessdesign digital angehen

Engineer holding a motherboard comparing with a digital twin 3d model on computer in a modern factory
Bild: ©alphaspirit/stock.adobe.com

Ein erster Grundsatz für die Entwicklung eines neues Produkts ist, dass dessen Design den Entwurf des Fertigungsprozesses bestimmt und nicht umgekehrt. Zweitens finden Produkt- und Prozessdesign mehr oder weniger parallel statt. Deshalb ist die Zeit bis zur Marktreife in der digitalen Fertigung deutlich kürzer.

Das große Ganze im Blick

Um den besten Ansatz zu finden, müssen alle Projektpartner – Maschinen- und Anlagenbauer, OT- und IT-Ingenieure, Automatisierungs- und Integrationsspezialisten – wissen, was mit einem Produkt erreicht werden soll, welche Funktionen es enthalten soll und welche Faktoren seine Entwicklung vorantreiben. Außerdem muss festgelegt werden, welche Herstellungsverfahren erforderlich sind. Dabei ist es hilfreich, in Einzelschritten vorzugehen. Die Herausforderung besteht darin, auf mehreren Ebenen zu agieren: Sowohl die digitalen Abläufe als auch die physischen Prozesse müssen spezifiziert werden. Projektpartnern erhalten ein Verständnis darüber, wie die Maschinen miteinander verbunden werden müssen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Virtuelle Visualisierung

Mit diesem Wissen und einem Produktprototyp sind die Partner des jeweiligen Unternehmens in der Lage, einen digitalen Zwilling des Fertigungslayouts zu erstellen und zu simulieren, wie sich das Produkt verhalten wird. Durch diese digitale Nachbildung einer neuen Maschine oder Anlage lassen sich Projekte risikoärmer gestalten, und die Zeit, die für den Bau und die Prüfung der Anlage benötigt wird, deutlich reduzieren – kostspielige Fehler werden in der virtuellen statt in der realen Welt gemacht. Dies ist für alle Branchen von Vorteil, vor allem aber für die Automatisierungsindustrie, die sich großem Druck ausgesetzt sieht, die Markteinführung neuer Produkte zu beschleunigen und das Fehlerrisiko zu reduzieren.

Widersprüche ausgleichen

In der ersten Phase ist oft ein gewisses Hin und Her erforderlich. Denn die besten Ideen laufen ins Leere, wenn sie nicht umsetzbar sind. Wahrscheinlich sind einige Produkt- und Prozessanpassungen erforderlich, um zu einer praktikablen Lösung zu gelangen. Mit digitaler Simulation lassen solche Änderungen schneller vornehmen und testen.

Den Prozess anpassen

Auch der reale Prozess muss möglicherweise angepasst werden, um ein verändertes Produktdesign zu berücksichtigen und die Leistung von Linie und Anlage zu optimieren. Ein erfahrener IT-Anbieter kann vielleicht Änderungen auf digitaler Ebene vornehmen, weiß aber nicht unbedingt, ob dies in der realen Produktionsumgebung machbar ist. Hier helfen OT- und Automatisierungspartner, indem sie Daten und Einblicke liefern, die es ermöglichen zu verstehen, wie sich das System in der Realität verhalten wird. Ein Beispiel ist ein Greifer für eine Roboterzelle. Ein leichterer Greifer verbraucht zwar weniger Energie und kostet weniger, erreicht aber möglicherweise nicht die Stärke und Präzision eines schwereren Greifers. Die Projektpartner sollten in der Lage sein, verschiedene Leistungsparameter in einer virtuellen Umgebung zu testen, um das bestmögliche Design zu ermitteln und spätere Fehler zu vermeiden.

Virtuelle Tests lassen sich auch über den Anlagenbestand legen.
Virtuelle Tests lassen sich auch über den Anlagenbestand legen. – Bild: ©nicky/stock.adobe.com

Ein Zwilling fürs Leben

Sobald ein Projekt in der virtuellen Welt funktioniert, liegt es an den OT-Experten und Maschinenbauern, den Entwurf umzusetzen. Die Rolle des digitalen Zwillings ist hier aber nicht zu Ende. Er spiegelt das physische System in Echtzeit wider und kann während der gesamten Lebensdauer eines Systems oder Produkts betrieben werden. So besteht die Möglichkeit, in einer digitalen Umgebung zu prüfen, wie sich neue Materialien, Bestandteile oder Werkzeuge verhalten werden. Die kontinuierliche Überwachung von Maschine oder Prozess kann auch für vorbeugende Wartung und Energiemanagement genutzt werden.

Greenfield- vs. Brownfield

Ein solches Projekt ist „auf der grünen Wiese“ aus technischer Sicht oft einfacher umzusetzen, da sie die Entwicklung optimierter Layouts und Infrastrukturen ermöglicht. Neue Robotik- und KI-Technologien können ohne Beschränkungen bestehender Systeme integriert werden. Brownfield-Projekte erfordern oft eine Nachrüstung oder Anpassung bestehender Systeme. Die Vorteile vorhandener Anlagen müssen gegen die komplexe Integration und die Einschränkungen abgewogen werden. Dabei unterstützt ein Ökosystem von Partnern: Maschinenhersteller, Integratoren usw. ermitteln, welche Änderungen erforderlich sind.

Ein digitaler Ansatz für Produkt- und Prozessdesign adressiert auch zwei Trends:

  • Trend 1: Immer mehr multinationale Unternehmen teilen die Philosophie „Design anywhere, build everywhere“. Standardisierte Konstruktions- und Designmethoden sind eine wichtige Säule dieses Ansatzes, der darauf abzielt, standortbedingte Grenzen und Beschränkungen zu überwinden, Konsistenz über geografische Gebiete hinweg zu ermöglichen und sowohl von Effizienz- als auch Qualitätsvorteilen zu profitieren. Die Umsetzung dieses Modells ermöglicht ein digitalisierter Ansatz. Mithilfe digitaler Zwillinge lassen sich Fertigungsabläufe standortunabhängig nachbilden, und Daten können standortübergreifend ausgetauscht werden.
  • Trend 2: Der zweite Trend ist Mechatronik, bei der Maschinenbau und Elektronik in die Entwicklung und Herstellung von Produkten und Verfahren integriert werden. Mechatronik ist in der Automobilindustrie sehr präsent, etwa bei Fahrerassistenzsystemen (ADAS), die sich durch ein hohes Maß an Konnektivität zwischen mechanischen und elektronischen Teilen auszeichnen.

Die Methoden zur Entwicklung und Herstellung von smarten Produkte sind komplex und erfordern einen multidisziplinären Ansatz. Digitale Modellierung unterstützt dabei, den Entwurfsprozess zu rationalisieren und Integrationsprobleme zu vermeiden.



  • Rethink! IAM beleuchtet Cybersicherheit

    Rethink! IAM beleuchtet Cybersicherheit

    In einer komplexen Welt, in der alle überall und jederzeit verbunden sind, gilt intelligentes und transparentes Identity & Access Management (IAM) als ein wirksames Mittel zum Schutz der Unternehmens- und…

    mehr lesen: Rethink! IAM beleuchtet Cybersicherheit

  • Cyber Resilience Act startet mit Meldepflichten

    Cyber Resilience Act startet mit Meldepflichten

    Der Cyber Resilience Act (CRA) hat ab 2026 erstmals unmittelbare Auswirkungen, auf die sich die Hersteller digitaler Geräte, Maschinen und Anlagen mit Internetverbindung einstellen müssen.

    mehr lesen: Cyber Resilience Act startet mit Meldepflichten

  • Cyberagentur richtet Strategie neu aus

    Cyberagentur richtet Strategie neu aus

    Die Agentur für Innovation in der Cybersicherheit (Cyberagentur) hat ihre Strategie für die Jahre 2026 bis 2030 vorgestellt.

    mehr lesen: Cyberagentur richtet Strategie neu aus

  • Landesgraduiertenzentrum ConnAIx für Angewandte KI gegründet

    Landesgraduiertenzentrum ConnAIx für Angewandte KI gegründet

    Junge Forschungstalente im Bereich künstlicher Intelligenz (KI) ausbilden und Forschungsergebnisse schneller in die Wirtschaft übertragen – das ist das Ziel eines gemeinsamen Zentrums für angewandte Künstliche Intelligenz des Karlsruher Instituts…

    mehr lesen: Landesgraduiertenzentrum ConnAIx für Angewandte KI gegründet

  • TUM fertigt eigenen KI-Chip

    TUM fertigt eigenen KI-Chip

    Die TUM hat den ersten KI-Chip mit 7-Nanometer-Technologie in der EU entwickelt. Der Chip verarbeitet Daten lokal, schützt Privatsphäre und stärkt die technologische Unabhängigkeit Europas.

    mehr lesen: TUM fertigt eigenen KI-Chip

  • Industrial AI Cloud geht in Betrieb

    Industrial AI Cloud geht in Betrieb

    Die Deutsche Telekom startet die erste souveräne KI-Fabrik Europas in München. Erfahren Sie, wie die Industrial AI Cloud Industrie, Forschung und Verwaltung revolutioniert.

    mehr lesen: Industrial AI Cloud geht in Betrieb

  • VDMA sieht Anzeichen für leichte Erholung

    VDMA sieht Anzeichen für leichte Erholung

    Die Maschinenbauindustrie in Deutschland hat das Jahr 2025 mit Auftragsbüchern auf Vorjahresniveau abgeschlossen.

    mehr lesen: VDMA sieht Anzeichen für leichte Erholung

  • Siemens übernimmt Canopus AI

    Siemens übernimmt Canopus AI

    Siemens hat die Übernahme von Canopus AI bekanntgegeben.

    mehr lesen: Siemens übernimmt Canopus AI

  • Rekordbeteiligung bei Maintenance und Pumps & Valves 2026 erwartet

    Rekordbeteiligung bei Maintenance und Pumps & Valves 2026 erwartet

    Für die kommende Maintenance Dortmund sowie die zeitgleich stattfindende Pumps & Valves (25. und 26. Februar 2026) zeichnet sich eine Rekordbeteiligung von mehr als 310 Ausstellern ab . Die Aussteller…

    mehr lesen: Rekordbeteiligung bei Maintenance und Pumps & Valves 2026 erwartet

  • RobCo erhält 100 Mio.US$

    RobCo erhält 100 Mio.US$

    RobCo, ein Robotikunternehmen mit Fokus auf physischer KI, gibt eine Finanzierungsrunde in Höhe von 100Mio.US$ bekannt.

    mehr lesen: RobCo erhält 100 Mio.US$

  • G Data erweitert Security Awareness Trainings

    G Data erweitert Security Awareness Trainings

    G Data stellt vier neue Kurse bereit, um Mitarbeitende auf aktuelle Cyberrisiken vorzubereiten.

    mehr lesen: G Data erweitert Security Awareness Trainings

  • Technologiepartnerschaft zwischen Autodesk und Synera

    Technologiepartnerschaft zwischen Autodesk und Synera

    Synera, ein Entwickler von KI-Agenten für das digitale Engineering, gibt die strategische Technologiepartnerschaft mit Autodesk bekannt.

    mehr lesen: Technologiepartnerschaft zwischen Autodesk und Synera