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Dezember 19, 2019

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Vorteile und Hindernisse bei der Verwendung digitaler Zwillinge in der Fertigungsbranche
Vorteile und Hindernisse bei der Verwendung digitaler Zwillinge in der Fertigungsbranche

Überlegungen bei der Konzeption digitaler Zwillinge

Das Forschungsunternehmen Gartner prognostiziert, dass die Hälfte aller großen Industrieunternehmen bis 2021 digitale Zwillinge verwenden wird, um ihre Produktivität zu verbessern.

Die „Digital Twin“-Technologie ist kein neues Konzept — Hersteller nutzen bereits seit Jahren 3D-Rendering, um CAD-Modelle im Asset-Management und Prototyping einsetzen zu können. Allerdings führt die Steigerung der Verfügbarkeit und Erschwinglichkeit von Technologien wie mit dem Internet der Dinge (IoT) vernetzbaren Geräten, Dateninterpretationssoftware und größerer Bandbreite dazu, dass immer mehr Hersteller in der Lage sind, digitale Zwillinge zur Verbesserung ihrer Prozesse einzusetzen.

Bei einem digitalen Zwilling handelt es sich um die virtuelle Version eines realen Objekts – sei es nun ein Gebäude, ein Gebäudekomplex, ein Produkt, ein System oder gar eine ganze Stadt. IoT-Sensoren übermitteln Daten verzögerungsfrei von einem Objekt an den digitalen Zwilling, was Herstellern eine genaue Repräsentation des Assets liefert, die sich außerdem abhängig von den Vorgängen und Entwicklungen in der Produktionsanlage entsprechend anpasst.

Hindernisse

Für kleinere Hersteller, die ihre Prozesse digitalisieren möchten, sind die Kosten oft eine Herausforderung, da die meisten Technologien – und hier insbesondere digitale Zwillinge – eine IT-Infrastruktur auf dem neuesten Stand erfordern, die nicht für alle Anlagen erschwinglich ist. Doch unabhängig von den Kosten sollten sich alle Fertigungsbetriebe mit dieser aufstrebenden Technologie vertraut machen, um sich auf die Umwälzungen vorzubereiten, die die Digital Twins schon in naher Zukunft in der Industrie bewirken werden.

Kleinere Hersteller sollten in kleinem Maßstab damit beginnen und auf Scale-up-Prozesse setzen, wenn sich die Vorteile dieser Technologie abzuzeichnen beginnen. Beispielsweise kann ein Unternehmen zunächst einen digitalen Zwilling zur Überwachung der Leistung eines einzelnen Teils in einem Asset umsetzen, dann weitere Modelle für weitere Einzelteile einführen und anschließend all das zusammenführen, um einen Zwilling zu konzipieren, der eine ganze Maschine oder ein komplettes System überwacht.

Daten sammeln – aber welche?

Die in einem digitalen Zwilling modellierten Daten können Zustandsdaten wie Druck, Temperatur oder Vibration umfassen, Daten zum Betriebszustand (z. B. ob das Gerät online oder offline ist) und seine kontextuelle Umgebung berücksichtigen, wie den Standort in der Anlage und sein Verhältnis zu anderen Geräten oder Systemen.

Auch das Wissen, welche Ergebnisse man mit der der Verwendung digitaler Zwillinge anstrebt, hilft Herstellern dabei, zu verstehen, welche anderen Informationen sie ins System einspeisen sollten. Wenn ein Unternehmen zum Beispiel verstehen will, wie Produktqualität und Kundendienst verbessert werden können, kann es Daten vom Team für Verkauf und Marketing verwenden, um zu simulieren, welche neuen Chancen und Gelegenheiten durch ein neues Produkt entstehen könnten.

„Das Teilen unserer Vorlieben und Abneigungen ist heute absolut selbstverständlich geworden, und Unternehmen tun alles, was in ihrer Macht steht, um gute Bewertungen in puncto Kundenzufriedenheit zu erreichen. In Kombination mit datengetriebenen, hyper-personalisierten Marketing-Technologien und Überzeugungstechniken verfügen Unternehmen heute über die Fähigkeit, ihre Kunden tatsächlich zu ‚bewegen‘: Sie haben direkten Einblick in die Emotionen und den Gemütszustand der Kunden und können diese Faktoren auch beeinflussen“, erklärt Thijs Pepping, Trendanalyst bei VINT, dem Forschungsinstituts zur Analyse neuer Technologien des zur Capgemini Group gehörenden Unternehmens Sogeti. „Vorreiter in diesem Feld erschaffen bereits psychologische Profile und digitale Zwillinge ihrer Nutzer.“

Die Verwendung von Informationen über eine Maschine wie zum Beispiel Produktdetails, technische Spezifikationen und Garantiestatus können Herstellern dabei helfen, mithilfe digitaler Zwillinge ihre Instandhaltung zu verbessern. Mit solchen Informationen sowie Daten über den Maschinenzustand, die vom digitalen Zwilling gesammelt werden, können Techniker Instandhaltungs- und Reparaturmaßnahmen maßgeschneidert an die tatsächliche Nutzung eines Assets anpassen und müssen nicht mehr anhand seiner Lebensdauer schätzen, wann eine Instandhaltung erforderlich ist. Außerdem kann eine verbesserte Kenntnis des Maschinenzustands auch ungeplante Stillstandszeiten verringern, da Anlagenmanager sich um die Beschaffung erforderlicher Ersatzteile kümmern können, bevor tatsächlich eine Störung an der Maschine auftritt.

Sicherheit

Bei der Implementierung digitaler Zwillingen sollte die Cybersicherheit allerhöchste Priorität haben, da in solchen Konstrukten wertvolle und sensible Informationen gespeichert werden, die dem Unternehmen schaden können, wenn sie in die falschen Hände gelangen. Hersteller müssen festlegen, wer Zugang zur Simulation haben wird, und sicherstellen, dass nur jene Personen, die absolut unabdingbar sind, Informationen oder Kontrolle über das Asset erlangen. Wenn die Cybersicherheit bereits in der Entwurfsphase berücksichtigt wurde und ein klares Management für die Art der gesammelten Informationen, ihren Speicherort sowie die jeweiligen Zugangsberechtigungen implementiert wird, reduziert sich das Risiko von Sicherheitsverletzungen während des Betriebs des Zwillings.

Die Digital Twin-Technologie kann Unternehmen dabei unterstützen, ihre Prozesse zu digitalisieren und zu verstehen, wie Asset-Management, Instandhaltung, Produktivität, Kundenzufriedenheit und viele andere Faktoren mehr verbessert werden können. Ich vermute, dass Gartner den Anteil der Industrieunternehmen unterschätzt, die bis 2021 digitale Zwillinge verwenden könnten. Für eine Branche, deren Entwicklung eng mit der CAD-Technologie verknüpft ist, könnten digitale Zwillinge ebenso selbstverständlich werden, wie wir heute unsere Vorlieben und Abneigungen in Form von Likes miteinander teilen.

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