Was ist ein Digitaler Zwilling?
Ein digitaler Zwilling ist die virtuelle Darstellung eines Objekts, z. B. einer Maschine, oder eines Prozesses, etwa im Transportwesen, die laufend mit Daten aktualisiert wird, um die Transparenz von Geschäftsabläufen zu erhöhen. In einem industriellen Umfeld könnte zum Beispiel eine Maschine oder ein Gerät geklont und als Symbol auf einer digitalisierten Karte dargestellt werden. Dieses Symbol, also der digitale Zwilling, kann angeklickt und bearbeitet werden, so dass Sie die damit verbundenen Daten, die von den angeschlossenen Sensoren erfasst werden, prüfen und interpretieren können.
Der digitale Zwilling kann eine Vielzahl von Objekten in einer Produktionseinrichtung darstellen, z. B. Gabelstapler, Kisten, Paletten und mehr. Er ist angereichert mit Informationen über das Objekt, wie z. B. Standort, Auftragskennung, Seriennummer und Produkthandbuch, sowie mit Sensorinformationen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Beschleunigung und mehr. Darüber hinaus kann es eine Dienstleistung darstellen (z. B. die Bewegung eines Lastwagens, der Waren ausliefert) und Informationen wie Datum der Dienstleistung, Dauer, Qualität des Transports usw. liefern. Die kontextbezogenen Daten, die der digitale Zwilling liefert, sorgen für mehr Transparenz und sind daher für die Entscheidungsfindung äußerst nützlich.
Wie funktioniert der digitale Zwilling?
Um einem physischen Objekt einen eigenen digitalen Zwilling zu verleihen, sind mehrere Komponenten erforderlich. Die wichtigsten Komponenten sind verschiedene Arten von cyber-physischen Systemen (CPS) wie Sensoren und IT-Systeme, die Informationen von einem Objekt in die virtuelle Welt übertragen können. Um beispielsweise den digitalen Zwilling einer Palette zu erstellen, um sie zu verfolgen, würde man einen Ortungssensor an der Palette anbringen und ihn mit einer Software wie einem Echtzeit-Ortungssystem (RTLS) oder einem Indoor-Positionierungssystem (IPS) verbinden, wo die gesammelten Daten in den richtigen Kontext gestellt werden können.
Mit einem digitalen Zwilling können Sie nicht nur die vergangenen, sondern auch aktuelle und nahezu Echtzeitdaten sammeln, je nachdem, in welches IT-System Sie investieren. Mit einem RTLS ist es möglich, nahezu in Echtzeit Standortinformationen zu erhalten, die für die Visualisierung von Daten im Kontext Ihrer Einrichtung benötigt werden.
Was macht Data Lakes so relevant für digitale Zwillinge?
Mit digitalen Zwillingen in Ihrer Einrichtung werden viele Daten gesammelt - und damit diese nützlich sind, müssen sie gut strukturiert sein. In einem Data Lake können Sie all Ihre Daten (in ihrem Rohformat) speichern, bevor Sie sie strukturieren und analysieren. Von diesem Punkt aus können Sie Dashboards erstellen oder maschinelles Lernen einsetzen, um das Beste aus Ihren Daten herauszuholen, und zwar auf die Art und Weise, die für Ihr Unternehmen am sinnvollsten ist. Wenn Sie in der Lage sind, aus den gesammelten Daten einen Mehrwert zu schaffen, verschaffen Sie sich einen Wettbewerbsvorteil, indem Sie Geschäftschancen nutzen und Kosten senken, um Ihre Konkurrenten zu übertreffen.
Arten von digitalen Zwillingen
Es gibt verschiedene Arten von digitalen Zwillingen, daher ist es wichtig zu wissen, welche für Ihr Unternehmen am besten geeignet ist. Sie stellen zwar alle ein Objekt oder einen Prozess virtuell dar, unterscheiden sich aber je nach Anwendung.
- Zwillinge von Komponenten oder Teilen: Der Zwilling einer einzelnen Komponente oder eines Teils des Gesamtsystems. Zum Beispiel, um die Haltbarkeit einer Maschine zu bewerten.
- Asset-Zwillinge: Der Zwilling von zwei oder mehr Komponenten (die eine Einheit bilden) und die Ermittlung, wie sie zusammen funktionieren. Zum Beispiel wird getestet, wie die verschiedenen Komponenten einer Montagelinie zusammenarbeiten, um eine bessere Leistung zu erzielen.
- System- oder Einheitenzwillinge: Eine Kombination von Anlagenzwillingen, um zu sehen, wie das gesamte System auf einer höheren Ebene funktioniert. So wird beispielsweise untersucht, wie jedes Teil des Systems funktioniert, um ein fertiges Produkt, wie z. B. einen Laptop, zu erstellen und die Leistung zu maximieren.
- Prozess-Zwillinge: Bei diesen Zwillingen, die die gesamte Anlage repräsentieren, wird untersucht, wie alle Systeme zusammenarbeiten. So lässt sich zum Beispiel die Effizienz eines Werks zur Herstellung von Kraftfahrzeugen ermitteln und feststellen, ob es zusätzliche Lagerbestände gibt, die Geld kosten.
Anwendungsfälle für den digitalen Zwilling
Steigerung von Effizienz und Prozessen
Da der digitale Zwilling das Geschehen in der physischen Welt widerspiegeln kann, ist eine der am häufigsten genutzten Anwendungen die Steigerung der Effizienz in verschiedenen Einrichtungen. Je mehr Daten über den digitalen Zwilling gesammelt werden, desto mehr können Sie im Laufe der Zeit Prozesse virtuell simulieren und verschiedene Bedingungen testen, um eine optimierte Produktionsmethodik zu entwickeln. Auf diese Weise können Sie den besten Fließbandplan oder die beste Gabelstaplerroute testen, bevor das Ganze in die Produktion geht.
Der konsistente Strom präziser und nahezu in Echtzeit verfügbarer Informationen führt zu effizienteren Fertigungsabläufen. Außerdem werden die Möglichkeiten der vorausschauenden Analyse verbessert, da die Daten für die Datenanalyse und die Dashboards standardisiert werden. Je mehr diese Prozesse automatisiert werden, desto mehr Zeit wird gespart und desto weniger Raum bleibt für menschliche Fehler. Insgesamt bietet der digitale Zwilling mehr Transparenz und schnellere, zuverlässigere Informationen.
Verbesserung von F&E und Produktentwicklung
Der Einsatz digitaler Zwillinge ermöglicht auch eine bessere Produktgestaltung. Da Sie simulieren können, wie verschiedene Teile eines Produkts zusammenarbeiten, können Sie zahlreiche Leistungsergebnisse testen. Dies ist besonders nützlich bei mechanisch komplexen Projekten, wie z. B. beim Bau großer Strukturen oder Energieanlagen. Mit dem digitalen Zwilling einer Flugzeugturbine beispielsweise können Sie dank Sensoren Energieverbrauch, Druck, Leistung und vieles mehr verfolgen. Mit einem digitalen Zwilling können die Hersteller eine Simulation entwickeln, um zu sehen, wie sich die Turbine verhält, wenn sie bestimmte Änderungen vornehmen, und die das Leistungsverhalten der Turbine im wirklichen Leben nachahmt, ohne dauerhafte Entscheidungen zu treffen.
Diese Verfeinerung verbessert die Qualität bestehender Produkte, ist nützlich für die Entwicklung neuer Produkte oder hilft bei der Entscheidung, was am Ende der Lebensdauer des Produkts zu tun ist. Wenn man weiß, dass die Tinte eines Druckers sechs Monate hält, können Unternehmen Abonnementdienste anbieten, damit die Verbraucher ihre Tinte bekommen, bevor sie zur Neige geht. Oder wenn die Drucker nach 18 Monaten vermehrt zu Papierstaus neigen, können sie die Drucker in der nächsten Produktgeneration verbessern. Da der digitale Zwilling auch dabei hilft, festzustellen, welche Produktmaterialien recycelt werden können, erhält das gleiche Druckerunternehmen zusätzliche Unterstützung bei der Endverarbeitung.
Unnötige Kosten Reduzieren
Ein digitaler Zwilling kann zur Kostensenkung beitragen, da er einen besseren Überblick über Ihre Abläufe bietet. Mit einem Prozesszwilling kann man sehen, wie die gesamte Anlage zusammenarbeitet, um Engpässe zu ermitteln und Ineffizienzen zu erkennen, die das Unternehmen kosten. Es kann eine Simulation einer Anlage erstellt werden, um zu sehen, welche Maßnahmen sich auf den Energieverbrauch, die Wartungskosten, die Investitionen in die Ausrüstung und vieles mehr auswirken. Dies kann mit anderen Einrichtungen desselben Unternehmens oder mit anderen Wettbewerbern verglichen werden, um einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen.
Je mehr Daten gesammelt werden, desto mehr hilft der digitale Zwilling bei der Vorhersage, welche Probleme eine Maschine wann haben könnte, um Ausfallzeiten zu vermeiden, die zu unnötigen Verlusten führen. Auch die vorausschauende Wartung kommt ins Spiel, indem sie die Grundursache ermittelt und kleine technische Probleme behebt, bevor sie kostspielige Ausfälle verursachen. Dies hilft bei der Planung von Zeitrahmen für die regelmäßige Wartung, egal ob es sich um Stromerzeugungsanlagen oder Düsentriebwerke handelt.
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