Doppelt hält und funktioniert besser – Digitale Zwillinge

Nach geglückter Landung unternimmt der Mars-Rover „Perseverance“ der Nasa aktuell die ersten Streifzüge über die Marsoberfläche, um geologische und klimatische Bedingungen zu untersuchen. Diese unbemannte Marsmission ist nur möglich, weil Ingenieure Millionen Kilometer entfernt, hier auf der Erde, auf reale Modelle des Rovers zurückgreifen. Sie arbeiten mit Digitalen Zwillingen. Doch was genau bedeutet das und welche Vorteile haben die Zwillinge in der Industrie?

Was ist ein Digitaler Zwilling?

Ein Digitaler Zwilling bzw. im Englischen als „digital twin“ bezeichnet, bildet ein Objekt oder einen Prozess aus der Realität ab. Dieser stellt die Merkmale und Verhaltensweisen so lebensnah wie möglich dar. Es kann sowohl sein, dass das reale Objekt existiert oder noch für die Zukunft geplant wird.

Digitaler Zwillingsroboter

Ob Abbildungen von industriellen Produktionsanlagen, Roboter mit Greifarmen, Flugzeugtriebwerke, Windkraftanlagen, einzelne Prototypen oder komplette Logistikprozesse – Digitale Zwillinge kommen in der Wirtschaft inzwischen sehr häufig vor und bilden einen wichtigen Bestandteil der Industrie 4.0.

Doch was steckt dahinter? In der Regel formen sich Digitale Zwillinge aus technischen Daten und Algorithmen. Sollten diese bereits in der Realität existieren, sind sie meist mit Sensoren verbunden, um Echtzeitdaten und Umgebungsveränderungen darzustellen. Zudem können sie Simulationen enthalten, um bestimmte Prozesse abzubilden oder Nutzern digitale Dienste zu liefern. Viele Digitale Zwillinge sind inzwischen so ausgereift, dass sie miteinander kommunizieren können und untereinander agieren.
Doch was können die Objekt- und Maschinenzwillinge noch? Wir werfen einen Blick auf die vielen Vorteile.

Das sind die Vorteile Digitaler Zwillinge

Was bringen Digitale Zwillinge überhaupt und was sind die Ziele dahinter? Ein Digitaler Zwilling kann ein sehr sinnvoller Helfer sein, wenn es nicht möglich ist, Wartungen oder Einstellungen an Maschinen vor Ort vorzunehmen. Dafür braucht es übrigens nicht unbedingt eine Corona-Pandemie. Auch Unternehmen mit mehreren Standorten profitieren von den digitalen Modellen, um aus der Ferne Simulationen vorzunehmen oder die Einstellungen der jeweiligen Anlagen zu ändern. Der Fall kann beispielsweise dann eintreten, wenn nicht die passenden Mitarbeiter vor Ort sind, die die notwendigen Kompetenzen für eine Reparatur mitbringen. Damit eröffnen sich enorm viele Möglichkeiten für standortunabhängige Arbeiten bzw. auch eine weltweite Zusammenarbeit.

Digitale Objektzwillinge

Digitale Objektzwillinge können auch dann sehr sinnvoll sein, wenn es um Prototypen geht. Stellen Sie sich zum Beispiel einen neuen Automobilhersteller am Markt vor, der gerade ein brandneues Elektroauto entwickelt.  Mithilfe eines digitalen Modells können die Ingenieure das Fahrzeug beliebig oft anpassen und optimieren, ohne es jedes Mal als realen Prototypen tatsächlich produzieren zu müssen.

Das digitale Abbild eines physischen Objektes ermöglicht eine regelmäßige Optimierung über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Ob Verschleißerscheinungen, Nutzerwünsche, Kundenbeschwerden oder neue Anforderungen – Digitale Zwillinge ermöglichen die Optimierung von Prototypen und Produktionsabläufen über einen sehr langen Zeitraum.

Diese Faktoren führen zu Kosteneinsparungen und ebnen den Weg in weitere Innovationswelten und Geschäftsmodelle. Speziell produzierende Unternehmen können somit von entscheidenden Wettbewerbsvorteilen profitieren.

Ein weiterer Pluspunkt? Wartungen und Reparaturen großer Produktionsanlagen können sehr zeitintensiv sein und hohe Kosten schlucken. Digitale Zwillinge können hierbei unterstützen, Systemausfälle vorherzusagen und automatische Prozesse zur Reparatur in die Wege zu leiten, bevor überhaupt ein Schaden auftritt. In diesem Fall eröffnet besonders die Kombination mit Virtual Reality (VR) oder Augmented Reality (AR) vielfältige Möglichkeiten.

Die nützliche Kombination mit VR und AR

Mit VR ist es beispielsweise B2B-Kunden möglich schon vor dem Bau einer großen, industriellen Anlage realistische Einblicke in die Pläne zu erhalten. So können sich diese mit einer VR-Software den Digitalen Zwilling der zukünftigen Maschine ansehen und sich einen ersten Eindruck über die Bedienung, die Einrichtung und zukünftige Abläufe verschaffen. Der Digitale Zwilling kann auch nach dem Bau der Anlage noch sehr sinnvoll genutzt werden, um die Produktion zu testen und die Abläufe regelmäßig zu optimieren.
Auch komplette virtuelle Rundgänge werden schon heute in der Industrie eingesetzt, um sich alle Arbeitsschritte einer Produktion bis hin zum fertigen Endprodukt anzusehen.

Idealerweise wird der Digitale Zwilling so entwickelt, dass das jeweilige Objekt maßstabsgetreu und später auch in Echtzeit repräsentiert werden kann – ganz so, als wäre der Betrachter live im Geschehen bzw. bei der Produktion vor Ort.

Augmented Reality Brille

Auch AR-Brillen bieten sich an, um Digitale Zwillinge darzustellen. Mithilfe einer AR-Brille ist es möglich, die aktuelle Position und Ausrichtung von Objekten zu beobachten und gewünschte Zustände einzustellen. Durch diese erweiterte Realitätswahrnehmung kann ein Fabrikmitarbeiter so beispielsweise industrielle Anwendungen besser erfassen und diese verbessern.

Zusätzlich ermöglichen diese Arten von Assistenzsystemen auch unerfahrenem Personal sich nach und nach an komplexe Produktionsabläufe heranzutasten und damit teure Fehler zu vermeiden.

Die richtige Datennutzung digitaler Kopien

In vielen Fällen sind Digitale Zwillinge an Sensoren gekoppelt, die jeweils Daten über den aktuellen Zustand, die Position und Ausrichtung sammeln. Die Verbindung des realen Objektes mit dem Digitalen Zwilling ermöglicht den Vergleich zwischen aktuellem Ist- sowie Soll-Zustand und dient dazu, Arbeitsprozesse zu regulieren.

Als Schnittstelle dient meist eine IoT-Software (Internet of Things), die als zentraler Punkt eingesetzt wird. Dort können Daten mehrerer Digitaler Zwillinge einlaufen. Dieser Aufbau ist besonders für Unternehmen mit vielen Standorten sinnvoll, die mehrere Maschinenparks besitzen. Die Betreiber der Maschinen können damit gleich mehrere Anlagen im Blick behalten und mögliche Muster ablesen, die typischerweise  zum Verschleiß oder zu wiederkehrenden Reparaturen führen. Auf diese Weise kann die Produktionsabteilung einen kompletten Maschinenpark regelmäßig optimieren.

Pannen verhindern, bevor sie eintreten

Idealerweise laufen die Prozesse per Predictive Maintenance. Hierbei handelt es sich um die vorausschauende Wartung, bei der Sensoren Objekte oder Maschinen dauerhaft überwachen und schon bei kleinen Unregelmäßigkeiten, Bewegungsänderungen oder Vibrationen Alarm schlagen, noch bevor das betroffene Teil einen gravierenden Defekt bewirkt.

Sicher merken Sie schon – hier fallen enorme Datenmengen an. Die Verfügbarkeit und sinnvolle Nutzung der Datenmengen sind eine entscheidende Voraussetzung für die erfolgreiche Arbeit mit Digitalen Zwillingen. Zudem müssen alle erforderlichen MitarbeiterInnen einen einfachen Zugang erhalten. Doch wie kann dies gelingen? Erfahren sie im Folgenden mehr über die Darstellung von Digitalen Zwillingen per Sherlock.

Digitale Zwillinge per cloudbasierter Informationsplattform

Corona vs. Sherlock

Sherlock ist eine Datenintegrations- und Informationsplattform, die die Datenkomplexität beherrschbar macht. Sherlock vernetzt Daten aus unterschiedlichen Abteilungen, Plattformen und Quellsystemen so, dass diese sowohl im Unternehmen als auch aus der Ferne, per App, von allen beteiligten Mitarbeitern abrufbar sind. Hierbei ist Sherlock in der Lage alle Daten und Informationen, die mit Maschinen, Prozessen und Menschen in Verbindung stehen, so zu sammeln, zu verknüpfen und bereitzustellen, dass sie von einer Anwendung für den digitalen Zwilling einfach genutzt werden können. Sherlock ist die Grundlage für den Digitalen Zwilling ODER ist der Digitale Zwilling.

Planen Sie die Entwicklung Digitaler Zwillinge oder wollen die Nutzung bestehender so optimieren, dass andere Abteilungen einen besseren Zugang erhalten? Gern geben wir Ihnen weitere Tipps und Informationen rund um das Fachgebiet der Digitalen Zwillinge.

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