In ihrem unermüdlichen Streben nach betrieblicher Exzellenz und hervorragender Produktqualität befindet sich die Fertigungsindustrie an der Schwelle zu einer technologischen Revolution. An der Spitze dieses Wandels steht die Einführung "digitaler Zwillinge", ein Konzept, das nicht nur die betriebliche Effizienz zu steigern, sondern auch Wettbewerbsstrategien neu zu definieren verspricht. Dieser Artikel befasst sich mit der Entstehung digitaler Zwillinge, geht ihren historischen Wurzeln nach und untersucht ihr Potenzial, die Wettbewerbsfähigkeit des Sektors manufacturing zu stärken.
Ein historischer Blickwinkel: Die Entstehung der digitalen Zwillinge
Die Ursprünge der digitalen Zwillinge lassen sich bis zu einem unwahrscheinlichen historischen Moment zurückverfolgen - der Explosion von Apollo 13. Vor der Herausforderung stehend, die Ursache der Explosion aus 330.000 km Entfernung zu diagnostizieren, leistete die NASA Pionierarbeit bei der Verwendung von simulation Modellen zur digitalen Analyse des Schadens. Dies war die Geburtsstunde des Konzepts des digitalen Zwillings, das eine forensische Untersuchung von design Fehlern durch data Replikation ermöglicht.
Was sind digitale Zwillinge?
Um den vollen Umfang digitaler Zwillinge zu verstehen, ist es wichtig, diese Technologie genau zu definieren. Ein digitaler Zwilling stellt ein virtuelles Modell eines physischen Objekts, einer Person oder eines Prozesses dar und ermöglicht Simulationen, um Einblicke in das reale Gegenstück zu gewinnen. Im Gegensatz zu herkömmlichen 3D-Visualisierungen oder eigenständigen Simulationen bietet ein digitaler Zwilling eine genaue Darstellung in Echtzeit, angereichert mit Verhaltenseinblicken und visuellen Darstellungen. Er dient als ideale Grundlage für das Management des Produktlebenszyklus (PLM), das von der Erstellung bis zur Entsorgung reicht, und ist auf den Wert ausgelegt, den er für bestimmte Anwendungsfälle bringt.
Die Rolle der digitalen Zwillinge im Produktdesign
Der digitale Zwilling geht der physischen Einheit oft voraus und bietet einen "virtuellen Zwilling" während der Erstellungsphase. Dies ermöglicht es den Entwicklern, den gesamten Produktlebenszyklus bereits in einer frühen Phase des design Prozesses zu simulieren, im Gegensatz zu den starren sequenziellen Modellen der traditionellen Produktentwicklung. Durch den Einsatz virtueller Zwillinge können potenzielle Design Fehler schnell erkannt und behoben werden, wodurch wertvolle Entwicklungszeit eingespart wird.
Prozessanalyse durch digitale Zwillinge
Ein digitaler Zwilling kann auch eine Nachbildung eines Prozesses sein, z. B. einer ganzen Fabrik, einer Produktionslinie oder von Maschinenteilen. Ein digitaler Zwilling wird erstellt, indem Echtzeitdaten data von Sensoren erschlossen und mit computergestützten design (CAD) Modellen und anderen simulation Tools kombiniert werden. Der Hauptgrund für die Implementierung digitaler Zwillinge ist die Möglichkeit, datengesteuerte Entscheidungen zu treffen. Dies kann z. B. durch eine vorausschauende Wartung erreicht werden, um potenzielle Probleme zu erkennen, bevor sie tatsächlich auftreten, oder durch die Überwachung und Analyse von Prozessen in Echtzeit.
Die Anwendungsfälle für digitale Zwillinge sind sehr vielfältig. Zum Beispiel hat Emixa einen digitalen Zwilling bei einem Hersteller von Kunststoffverpackungen eingerichtet. Das langfristige Ziel: Entscheidungen auf der Grundlage von data treffen zu können, um die Qualität der Produkte zu verbessern. Begonnen wurde mit einem Proof-of-Concept, bei dem data von Energiesensoren und dem System ERP zur Verfügung gestellt wird, um Energieeinsparungen in Echtzeit zu realisieren. Die Mitarbeiter am Arbeitsplatz sind so in der Lage, in erkannten Situationen sofort zu handeln, um mögliche Energieeinsparungen zu erzielen. In späteren Phasen werden weitere Sensoren data dem Modell hinzugefügt, um den digitalen Zwilling zu erweitern.
Praktische Anwendungen und Zukunftsaussichten
Die breite Einführung digitaler Zwillinge in der Branche manufacturing verzögert sich derzeit, was auf mehrere Herausforderungen zurückzuführen ist:
- Zunächst einmal ist da der Aspekt einer soliden data Infrastruktur. Die meisten manufacturing Unternehmen verlassen sich auf enterprise resource planning (ERP) und Produktlebenszyklus-Systeme management (PLM), um den täglichen Betrieb zu verwalten. Die Integration dieser Systeme mit Technologien des digitalen Zwillings ist eine komplexe Aufgabe, die nahtlose data Abläufe und data Verbindungen erfordert, was oft mit hohen Kosten und Zeitaufwand verbunden ist.
- Ein weiteres Hindernis ist, dass einige Produktionsprozesse nur schwer in deterministischen Modellen erfasst werden können. Digitale Zwillinge beruhen auf dem Prinzip der großen Annäherung, aber in der Realität können einige Prozesse komplexe, nichtlineare Variablen beinhalten, die schwer vorherzusagen sind.
- Darüber hinaus enthalten Maschinen oft enorme Mengen an data, aber es kann schwierig sein, diese data freizuschalten und effektiv zu nutzen.
Die Überwindung dieser Hindernisse erfordert einen strategischen Ansatz, bei dem Investitionen in data Infrastruktur und digitale Kompetenzen in konkrete finanzielle Vorteile umgesetzt werden müssen. So investieren beispielsweise verschiedene Parteien in die Technologie des digitalen Zwillings, wie Siemens, General Electric (GE), Microsoft Azure und Amazon Web Services. Ein interessantes Beispiel ist die Zusammenarbeit zwischen Siemens, einem Unternehmen der Elektronik- und Elektroindustrie engineering, das auf manufacturing spezialisiert ist, und NVIDIA, einem Pionier im Bereich Grafik und künstliche Intelligenz. Gemeinsam arbeiten sie an einem "industriellen Metaversum", um fotorealistische digitale Zwillinge in großem Maßstab zu entwickeln. Emixa verfolgt diese Entwicklungen genau und reagiert auf die möglichen Chancen, die sich unseren Kunden dadurch bieten.
