Mehr Produktvielfalt, höhere Qualität und geringere Fertigungskosten: Digital Twins revolutionieren unsere Industrie. Es kursieren die unterschiedlichsten Definitionen, wofür ein digitaler Zwilling steht – je nachdem welches Unternehmen den digitalen Zwilling näher beleuchtet, sind die Sichten teilweise konträr. Und dabei ist es doch ganz einfach: Ein Zwilling bedeutet per Definition doppelt. Auf die Industrie gemünzt, bedeutet es, das etwas in zweifacher Ausfertigung existiert – einmal real; einmal virtuell. Nur der Detailierungsgrad der betrachteten Zwillinge sind unterschiedlich.
Der digitale Prozess Zwilling
Betrachtet man eine Fertigung, bestehend aus mehreren verketteten Anlagen, kann mithilfe von Maschinen- und Prozessdaten eine Prozessabbild eines Werkes erstellt und analysiert werden. Ziel dabei ist, zu jeder Zeit Statusdaten zwischen den Realen und digitalen Zwilling im laufenden Betrieb auszutauschen, die permanent von Sensoren erfasst wird. So können Unternehmen ihre Produktion ständig im Auge behalten, nachfolgende Prozessschritte digital “vorspulen” wie auch erste Abschätzungen über Materialverschleiß und Maschinenstillstand vornehmen. Bei der Prozessbetrachtung der digitalen Fertigung nimmt der Betrachter die Vogelperspektive ein und beleuchtet anhand definierter Prozessparameter seine Produktion im permanenten Abgleich mit dem realem Pendant. Es kann somit Pufferzeiten, Lagerbestände, Maschinenauslastung ermitteln und das in Echtzeit. Was er nicht kann, ist die Abbildung des realen Anlagenverhaltens auf Maschinenebene. Um dies abzubilden reichen verteilte Sensorpunkte nich rtaus.
Der digitale (Anlagen-) Zwilling
Die Basis des digitalen Zwilling auf Maschinenebene bildet ein Simulationsmodell, dem alle Eigenschaften und Funktionen des geplanten Produkts zugewiesen sind – vom Material über die Sensorik bis hin zur Bewegung und Dynamik der realen Maschine inkl. Robotik. So lassen sich beispielsweise Fehlfunktionen rechtzeitig erkennen und noch vor Produktionsstart beheben – die Entwicklung eines kostspieligen Prototyps wird überflüssig.
Mit der Auslieferung einer jeden Maschine erhält der Betreiber optimalerweise bereits vom Hersteller den „Digital Twin“, die mit allen relevanten Daten der entsprechenden Maschine bestückt ist. So landet iPhysics direkt im Schaltschrank. Mit der realen Inbetriebnahme einer Anlage läuft nun der digitale Zwilling als virtuelles Pendant im Schaltschrank mit – basierend auf Echtzeitdaten der Maschine. Sofort kann der Betreiber einer Anlage die vielfältigen Vorteile nutzen, die sich ihm mit dem Einsatz des digitalen Zwilling bieten. Dieses Modell kann selbstverständlich auch vom Betreiber mit allen relevanten Daten einer Maschine gefüttert werden.
Der digitale Zwilling lässt sich sofort in die Standardproduktion integrieren. Dieser liefert alle notwendigen Daten, die jederzeit einen reibungslosen Ablauf ermöglichen. Auch die Berechnung komplizierter geometrischer Modelle ist problemlos möglich. Durch das virtuelle Testen aller Abläufe im Vorfeld über einen längeren Zeitraum hinweg, kann jeder Betreiber einer Maschine diese ohne Probleme real in Betrieb nehmen und erlebt keine bösen Überraschungen. Darüber hinaus können durch eine zeitlich vorgeschaltete Look Ahead Funktion, auftretende Kollisionen im realen Betrieb erkannt und vorgebeugt werden.
