Anwendungsfälle in der Produktion
Digitale Zwillinge helfen der Fertigungsindustrie, schneller und intelligenter zu arbeiten. Des Weiteren können sie dazu beitragen, die Konfiguration von Fabrikhallen zu optimieren, Ausfallzeiten zu reduzieren und ein besseres Verständnis der verwalteten physischen Anlagen zu vermitteln. Im weiteren Verlauf wollen wir einige Anwendungsfälle in der Fertigung skizzieren.

Beginnen wir mit der Steigerung der Produktionseffizienz: Dank der DZ-Technologie ist es sehr leicht möglich, Echtzeitdaten zu Systemleistungen, Geräten, Werkzeugen und Mitarbeitern zu erfassen. Dies gestattet Verbesserungen an kompletten Produktionslinien im laufenden Betrieb und zur Durchführung von Tests an digitalen Modellen, ohne die Leistung der Anlage zu gefährden.

Digitale Zwillinge überwachen den gesamten Herstellungszyklus von der Entwicklung bis zum Endprodukt. Der DZ-Einsatz ermöglicht das Erstellen von Reproduktionen auf der Grundlage historischer Leistungsdaten und das Verwenden prädiktiver Reproduktionsergebnisse zur Planung zukünftiger Verbesserungen der Produktionsprozesse. Optimierungen der Leistung führt in der Regel zu einer höheren Produktionsgeschwindigkeit und Effizienz.

Das zweite zentrale Einsatzgebiet ist die vorausschauende Wartung: Das komplexe Konstrukt eines DZ basiert auf Technologien wie IoT-Sensoren, 3D-CAD-Dateien und AR-Visualisierung (Augmented Reality). Dies schafft eine Echtzeit-Datenübertragung und die ständigen Messungen und die kontinuierliche Sichtbarkeit ermöglichen ein zuverlässiges Konzept der vorausschauenden Wartung.

Die Sensoren überwachen die Anlagen, Maschinen und Geräte regelmäßig, indem sie jede Betriebsphase erkennen und auswerten. Wiederholen sich Ausfälle von Komponenten oder Bauteilen auf einem oder mehreren Geräten, entstehen dabei Muster, die es dem DZ ermöglichen, mit unglaublicher Genauigkeit vorherzusagen, wann und wo ein folgender Ausfall eintreten könnte.

Tritt dennoch ein Ausfall ein und eine Reparatur ist erforderlich, verlangsamt dies genau getaktete Prozesse und führt zu Umsatzeinbußen. Mithilfe einer direkten Verknüpfung von Details zu Anlagereparaturen, Handbüchern und anderen benötigten Dokumentationen von Anlagen in einem DZ ist das Auffinden und Planen von Reparaturen jederzeit einfach und schnell durchführbar.

Use Cases bei Tests und Markteinführung
Das Erstellen neuer oder aktualisierter Produkte erfordert in der Regel eine Reihe von Versuchs- und Irrtumsphasen im Fertigungsmodell. Mit digitalen Zwillingen werden in einer Simulation verschiedene Szenarien entworfen und gezielt getestet. Auf diese Weise sind Unternehmen in der Lage, mit DZs Testverfahren zu entwickeln, die es gestatten, zukünftige Zustände vorherzusagen, um Fehlfunktionen von Produkten bereits frühzeitig zu ermitteln und zu beseitigen. DZs stellen unter anderem auch durch ein besseres Verständnis der Systemempfindlichkeit die Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit der Testvorgänge sicher. So ist es mithilfe eines digitalen Zwillings möglich, Daten verschiedener Sensoren wie beispielsweise für Temperatur und Druck zu analysieren, um Bereiche zu identifizieren, in denen Verbesserungen vorgenommen werden können.

Zu einer der wichtigsten Möglichkeiten für eine effektive Reduzierung von Arbeitszeit und Kosten in der Fertigung gehört die Digitalisierung der Geräteüberwachungsprozesse. Wenn schon der digitalen Zwilling Anomalien feststellt, können die Verantwortlichen sofort darauf reagieren. Dadurch lassen sich Produktionsausfälle, die erst viel später im Zusammenhang mit einer routinemäßigen Überwachung und Wartung entstehen, vorab verhindern und somit Produkte rechtzeitig im Markt einführen.

Durch die Simulation von Montageprozessen kann eine Firma Ineffizienzen als auch potenzielle Engpässe erkennen, bevor sie in der realen Fabrik auftreten. Dies hilft dabei, Abläufe zu optimieren, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Produktivität zu steigern.

Ein zusätzlicher Vorteil eines digitalen Zwillings in einer intelligenten Fertigung ist die Möglichkeit, das Design von Produkten im Hinblick eines effizient eren und kostengünstigeren Herstellungsprozesses zu verbessern. Mit einem digitalen Zwilling können Unternehmen verschiedene Aspekte eines Herstellungsprozesses simulieren und analysieren, bevor dieser physisch umgesetzt wird. Dies erlaubt virtuelles Experimentieren und Testen, was viel Zeit und Geld sparen kann.

Optimierte Kommunikation und Kooperation
Mit einem digitalen Zwilling lassen sich Daten abteilungs- und teamübergreifend teilen, was es deutlich einfacher macht, fundierte Entscheidungen auf der Grundlage genauer und aktueller Informationen zu treffen. Beispielsweise empfiehlt sich ein DZ, um Informationen zwischen den Konstruktions- und Fertigungsabteilungen auszutauschen. Durch die gemeinsame Nutzung von Daten kann die Konstruktionsabteilung sicherstellen, dass das herzustellende Produkt den Anforderungen des Fertigungsprozesses entspricht, wodurch das Risiko von Fehlern und Verzögerungen verringert wird.

Durch die Bereitstellung von Echtzeitdaten und -analysen verbessert ein digitaler Zwilling insgesamt die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Teams. Das heißt, diese können effektiver kooperieren, um Probleme zu identifizieren und zu lösen. Insgesamt führt dies wiederum zu einer Verbesserung der Effizienz als auch Steigerung der Produktivität.

Ferner optimiert der Einsatz eines DZ nicht nur das Smart Manufacturing, sondern auch den Kundenservice. Dies geschieht, indem Hersteller dergestalt in die Lage versetzt werden, Echtzeit-Updates zum Produktionsfortschritt und zu Lieferplänen bereitzustellen, schnell auf Kundenwünsche und -anliegen zu reagieren und die allgemeine Kundenzufriedenheit zu verbessern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz eines digitalen Zwillings in einer smarten Fertigung Hersteller dabei helfen, die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Abteilungen und Teams so zu rationalisieren, dass sich ein hochmoderner, effizienter und reaktionsschneller Fertigungsprozess etablieren kann.

ln/jp/Otto Geissler

Im dritten und letzten Teil der Workshopserie geht es darum, wie digitale Zwillinge zu einem verbesserten Datenmanagement führen und bei der Schulung von Mitarbeitern helfen können. Im ersten Teil haben wir gezeigt, welche Vorüberlegungen Sie vor der Einführung von digitalen Zwillingen anstellen sollten und was bei der Auswahl der Infrastruktur zu beachten ist.