Digitaler Zwilling

Revolution mit der Fernsteuerung

Virtuelle Abbilder von Maschinen optimieren Abläufe in der Industrie und erleichtern die Konstruktion neuer Geräte. In Zukunft sollen sie auch eigene Entscheidungen treffen.

08.09.2021

Von WILFRIED URBE

Menschen waren einmal, heute stehen in der Fabrik Roboter in Reih und Glied. Foto: © Phonlamai Photo/shutterstock.com

Menschen waren einmal, heute stehen in der Fabrik Roboter in Reih und Glied. Foto: © Phonlamai Photo/shutterstock.com

Deutsche Unternehmen befinden sich inmitten der vierten industriellen Revolution. Das Ziel: die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen bei Produktion sowie Logistik mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie. Auch wenn der Wandel schon vieles verändert hat – laut Experten steht die Entwicklung ganz am Anfang. Die nächste Stufe steht bevor: „Digitale Zwillinge“ sollen die Digitalisierung der industriellen Produktion auf eine neue Ebene führen.

Aber was ist das, ein digitaler Zwilling? „Es gibt keine hundertprozentige Definition dafür“, antwortet Tobias Bux, Gruppenleiter Industrielle Steuerungstechnik am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen an der Universität Stuttgart: „Der digitale Zwilling im produktionstechnischen Umfeld ist im Grunde das virtuelle Abbild einer physischen Anlage, mit der man in der Lage ist, Prozesse bei der physischen Anlage zu steuern oder zu verändern.“

Schon bei der Planung einer Anlage können digitale Zwillinge wertvolle Dienste leisten, betont der wissenschaftliche Mitarbeiter. So könne eine virtuelle Inbetriebnahme realisiert werden, die die tatsächliche Inbetriebnahme beschleunigt und die Konstruktion eines Prototypen überflüssig macht: „Wenn man zum Beispiel eine Anlage plant, mit der Gegenstände über ein Laufband transportiert werden sollen, kann man mit dem digitalen Zwilling schonmal herausfinden, wie breit etwa Öffnungen sein müssen und wo es Probleme geben könnte und wie sie gelöst werden.“

Bux sieht in der virtuellen Inbetriebnahme für Anlagenbauer den interessantesten Punkt: „Die Herausforderung dabei besteht darin, zu analysieren, welche Daten eine Maschine bereitstellen kann, wie sie kommuniziert und wie Daten an die Maschine zurück übermittelt werden können.“ Das zu ermitteln, was überhaupt notwendig ist, um einen digitalen Zwilling mit Informationen zu versorgen, sei gerade bei älteren Maschinen schwierig.

90 Köpfe zählt das Team

Ganz vorne dabei in diesem Bereich ist das Start-up ASCon. Für ihre Lösungen und Innovationen erhielten die Stuttgarter 2019 den Hightech Award Baden-Württemberg, und aktuell gehören sie zu den drei Finalisten für den deutschen Innovationspreis 2021.

Für einen großen Logistikzulieferer im Schwäbischen habe das Unternehmen einen digitalen Zwilling konzipiert, der die Steuerung der Logistikkette übernimmt, berichtet Geschäftsführer Mathias Stach. Aktuell realisiert die 90-köpfige Mannschaft aus festen und freien Mitarbeitern für das Volkswagenwerk in Emden einen digitalen Zwilling. Dabei geht es um das virtuelle Abbild einer Fertigungsanlage in der Endmontage des Automobilherstellers. „Jegliche Informationen an dieser Anlage werden durch den digitalen Zwilling aufgenommen und in Echtzeit verarbeitet“, erklärt Stach die Funktionsweise, „die entsprechenden Erkenntnisse werden in einem Cockpit angezeigt.“

In einem kontextbasierten Modell würden auch Umgebungsinformationen miterfasst sowie Normabweichungen im Produktionsprozess sofort erkannt. „In einer nächsten Stufe soll der digitale Zwilling auch steuern beziehungsweise gegensteuern“, kündigt der Geschäftsführer an. Im Moment erhalte der Mitarbeiter nur einen Hinweis.

Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) Baden-Württemberg weist darauf hin, dass im Maschinen- und Anlagenbau Simulationswerkzeuge zunehmend eingesetzt werden. Als Vorteile werden die Beschleunigung der Produktentstehungsprozesse, die Erhöhung der Qualität sowie die Kostensenkung bei der Produktion gesehen. Die digitale Simulation dürfte daher aus Sicht des VDMA in ihren verschiedenen Ausprägungen ein fester Bestandteil des Produktentstehungsprozesses werden. Daten entlang des Produktlebenszyklus könnten digital erfasst und standardisiert dokumentiert werden.

Der VDMA und der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) haben daher im Herbst letzten Jahres gemeinsam mit Bitkom und 20 Firmen aus Maschinenbau und Elektroindustrie die „Industrial Digital Twin Association“ (IDTA) als Nutzerorganisation für Industrie 4.0 gegründet. Ziel des Vereins ist es, die parallel laufenden Entwicklungsstränge zum industriellen digitalen Zwilling zusammenzubringen und als Open-Source-Lösung gemeinsam mit den Mitgliedsunternehmen zu entwickeln.

Grundsätzlich, so formuliert es der Geschäftsführer des VDMA Baden-Württemberg Dietrich Birk, gilt: „Die Expertise des Maschinen- und Anlagenbaus bei der Entwicklung seiner Produkte ist international anerkannt. Das digitale Ökosystem rund um diese Produkte muss jedoch zunehmend mitgedacht und mitgestaltet werden.“ Der digitale Zwilling diene als Verbindung der physischen Industrieprodukte in die digitale Welt und damit als Kerntechnologie von Industrie 4.0. „Er ist somit eine vielversprechende Möglichkeit, die digitale Wertschöpfung der deutschen Industrie in den nächsten Jahren international erfolgreich zu prägen“, sagt Birk.

Auch für den ASCon-Chef ist klar, dass digitale Zwillinge „enorm“ an Bedeutung gewinnen werden, da sich die Möglichkeiten der Automatisierung steigern müssen: „Damit die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen gewährleistet bleibt.“ Dabei müssten die cyberphysischen Systeme miteinander in Einklang gebracht werden. „Das geht nur, wenn in allen gängigen Prozessen der Zusammenhang erfasst wird. Nur ein Stück Software zur Verfügung zu stellen, das reicht nicht aus. Die beteiligten Menschen müssen mitgenommen werden, damit die bisher bewährten Konzepte auf ein flexibleres Niveau gehoben werden.“ Das Konzept digitaler Zwilling stehe in der Wirtschaft noch ganz am Anfang, weil es Fertigungs- und Logistikabläufe grundlegend mit softwaregesteuerten Lösungen verändern würde: „Das ist ein Paradigmenwechsel.“

Dietrich Birk, Geschäftsführer des VDMA Baden-Württemberg. Foto: Uwe Noelke

Dietrich Birk, Geschäftsführer des VDMA Baden-Württemberg. Foto: Uwe Noelke

Noch steuern Mitarbeiter die Maschinen  in Zukunft sollen sich diese selbst optimieren. Foto: © PaO_STUDIO/shutterstock.com Foto: © PaO_STUDIO/shutterstock.com

Noch steuern Mitarbeiter die Maschinen in Zukunft sollen sich diese selbst optimieren. Foto: © PaO_STUDIO/shutterstock.com Foto: © PaO_STUDIO/shutterstock.com

Zum Artikel

Erstellt:
08.09.2021, 06:00 Uhr
Lesedauer: ca. 3min 25sec
zuletzt aktualisiert: 08.09.2021, 06:00 Uhr

Artikel empfehlen

Artikel Aktionen

Sie möchten diesen Inhalt nutzen? Bitte beachten Sie unsere Hinweise zur Lizenzierung.

Push aufs Handy

Die wichtigsten Nachrichten direkt aufs Smartphone: Installieren Sie die Tagblatt-App für iOS oder für Android und erhalten Sie Push-Meldungen über die wichtigsten Ereignisse und interessantesten Themen aus der Region Tübingen.

Newsletter

Um unsere Newsletter zu erhalten, müssen Sie sich anmelden oder als Benutzer kostenlos neu registrieren. Ihre Daten werden ausschließlich für die Newsletter verwendet - nur falls Sie auch weitere Angebote des Verlags Schwäbisches Tagblatt wählen, auch für diese.
Das Tagblatt in den Sozialen Netzen
Facebook Sport      Faceboook      Instagram      Twitter      Tagblatt-App