„Digitaler Zwilling“ ist ein kontinuierlicher Prozess
AllgemeinDer maximale Nutzen eines Digitalen Zwillings ergibt sich erst dann, wenn er nicht nur in der Produktentwicklung, sondern auch in der Produktion, der Logistik und der Wartung zum Einsatz kommt. (Foto Siemens) „Shutterstock.com – Rechteinhaber“ Wer neue Produkte schneller auf den Markt bringen kann, genießt deutliche Konkurrenzvorteile. Digitale Zwillinge beschleunigen die Produktentwicklung und haben sich deshalb in diesem Bereich auf breiter Front durchgesetzt. Bei einem Digitalen Zwilling handelt es sich um eine virtuelle Darstellung oder um ein digitales Gegenstück von einem physischen Objekt, System oder Prozess. Er entsteht unter Verwendung von bekannten Daten, Simulationen und Modellrechnungen. Ziel ist es, das Verhalten, die Eigenschaften und die Leistungsdaten des physischen Gegenstücks weitestgehend zu simulieren. Das unterstützt dann vor allem das Design und die Entwicklung, da man an dem virtuellen Prototyp die Einhaltung aller Konstruktionsvorgaben leicht überprüfen kann. Das heißt, Digitale Zwillinge machen physische Prototypen weitgehend überflüssig, verkürzen damit die Entwicklungszeit und verbessern die Qualität, indem sie Multiphysik-Simulation, Datenanalyse und maschinelles Lernen kombinieren. Ziel: Closed-Loop-Optimierung Diese Möglichkeiten sollten sich aber nicht nur auf die Konstruktionsphase beschränkten, sondern auch auf die Zeit danach, wenn das Produkt gefertigt, verkauft und gewartet wird. Hierzu muss der Digitale Zwilling über smarte Verbindungen von Produktdesign, Fertigung und Betrieb verfügen, denn erst die Abbildung der vollständigen realen Welt erlaubt auch eine entsprechende Simulation aller relevanten Umstände. Das heißt, ein Digitaler Zwilling muss vom virtuellen Design und Prototyping über Simulation und Tests bis hin zur Automatisierung von Fabrikprozessen und der Wartung des Endprodukts alles unterstützen. Basis für einen solchen „umfassenden“ Digitalen Zwilling ist ein fortlaufendes Feedback, bei der reale Betriebsdaten über die gesamte Produktlebensdauer hinweg erfasst und ausgewertet werden. So entsteht ein geschlossenes System, das kontinuierliche Verbesserungen am Produkt und an den Prozessen ermöglicht. „Closed-Loop-Optimierung“ nennt sich das und ist laut einer Analyse der Harvard Business Review ein wichtiger Teil moderner Fertigungsdigitalisierung, weil sie dadurch nicht nur schneller, sondern auch effizienter und nachhaltiger wird. Siemens: Umfassender Digitaler Zwilling Leider aber unterstützen nicht alle Plattformen derartig umfassende Closed-Loop-Zwillinge. Siemens bietet eine solche von Branchenanalysten und Kunden anerkannte Lösung zum Aufbau und dem Betrieb von umfassenden Closed-Loop-Zwillingen für nahezu alle Branchen an. Deren Plattform deckt das gesamte Spektrum des Produktlebenszyklus ab. Dazu gehören domänenübergreifende Modelle und Daten sowie digitale Verknüpfungen, die vom mechanischen und elektrischen Design über Halbleiter und andere Systemkomponenten bis hin zur Software, den Stücklisten und den Prozesslisten reichen. Dieser ganzheitliche Ansatz erlaubt es, die exakte physische Form, alle Funktionen und das Verhalten des Produktes sowie deren Konfigurationen exakt nachzubilden und kontinuierlich zu verbessern. Einen hohen Stellenwert nimmt hierbei auch die offene digitale Business Plattform Siemens Xcelerator ein. Dieser Marktplatz bietet erprobte Software und Technologien von verschiedenen Siemens-Partnern an, was vor allem dann wichtig ist, wenn branchenspezifische Funktionen erforderlich sind. Verbesserungen im zweistelligen Bereich Nicht nur Kunden und Partner profitieren von den vertrauenswürdigen, zuverlässigen und innovativen Siemens-Lösungen, sondern auch Siemens selbst. Beispielsweise wird im Siemens-Elektronikwerk Erlangen ein Digitaler Zwilling zur kontinuierlichen Optimierung der Produktion genutzt. Das hat zu einer drastischen Verkürzung der Inbetriebnahme und zu deutlich weniger Ausschusses geführt. Gleichzeitig kann früher mit der Schulung des späteren Bedienungspersonals begonnen werden. Laut einer Fallstudie von Manufacturing Technology Insights erzielte die Implementierung eines umfassenden Digitalen Zwillings in Erlangen eine 30-prozentige Verkürzung der Inbetriebnahme und eine 25-prozentige Verbesserung der Gesamt-Anlagen Effektivität (GAE). Diese Ergebnisse übertreffen die branchenüblichen Verbesserungen von 12 bis 15 Prozent, die beim Einsatz von nicht umfassenden Digitalen Zwillingen erreicht werden, deutlich. Fazit Digitale Zwillinge, die nur Design und Konstruktion unterstützen, reichen bei weitem nicht mehr aus. Gefordert sind heute umfassende Closed-Loop-Zwillinge, bei denen alle relevanten Daten über den gesamten Produkt- und Prozesslebenszyklus hinweg erfasst und ausgewertet werden. So entsteht kontinuierlich eine präzise virtuelle Abbildung der Produkt- oder Prozesskonfigurationen mit der nicht nur das Produkt, sondern auch die Produktion und die Nachbetreuung simuliert und optimieren werden kann. Siemens bietet im Rahmen seiner breiten Palette an Software, Automatisierungslösungen und Services eine führende Plattform für Closed-Loop-Zwillinge an, was in unabhängigen Studien und Kundenimplementierungen bestätigt wurde. Dieser Ansatz ist auch die Grundlage für weitere Maßnahmen der industriellen Transformationen, beispielsweise mittels KI oder Metaverse. Mehr über Digitale Zwillinge Autor: Klaus Löckel, CEO DACH, Siemens Digital Industries Software
„Digitaler Zwilling“ ist ein kontinuierlicher Prozess Der maximale Nutzen eines Digitalen Zwillings ergibt sich erst dann, wenn er nicht nur in der Produktentwicklung, sondern auch in der Produktion, der Logistik und der Wartung zum Einsatz kommt. (Foto Siemens)
„Shutterstock.com – Rechteinhaber“
Wer neue Produkte schneller auf den Markt bringen kann, genießt deutliche Konkurrenzvorteile. Digitale Zwillinge beschleunigen die Produktentwicklung und haben sich deshalb in diesem Bereich auf breiter Front durchgesetzt. Bei einem Digitalen Zwilling handelt es sich um eine virtuelle Darstellung oder um ein digitales Gegenstück von einem physischen Objekt, System oder Prozess. Er entsteht unter Verwendung von bekannten Daten, Simulationen und Modellrechnungen. Ziel ist es, das Verhalten, die Eigenschaften und die Leistungsdaten des physischen Gegenstücks weitestgehend zu simulieren. Das unterstützt dann vor allem das Design und die Entwicklung, da man an dem virtuellen Prototyp die Einhaltung aller Konstruktionsvorgaben leicht überprüfen kann. Das heißt, Digitale Zwillinge machen physische Prototypen weitgehend überflüssig, verkürzen damit die Entwicklungszeit und verbessern die Qualität, indem sie Multiphysik-Simulation, Datenanalyse und maschinelles Lernen kombinieren.
Ziel: Closed-Loop-Optimierung
Diese Möglichkeiten sollten sich aber nicht nur auf die Konstruktionsphase beschränkten, sondern auch auf die Zeit danach, wenn das Produkt gefertigt, verkauft und gewartet wird. Hierzu muss der Digitale Zwilling über smarte Verbindungen von Produktdesign, Fertigung und Betrieb verfügen, denn erst die Abbildung der vollständigen realen Welt erlaubt auch eine entsprechende Simulation aller relevanten Umstände. Das heißt, ein Digitaler Zwilling muss vom virtuellen Design und Prototyping über Simulation und Tests bis hin zur Automatisierung von Fabrikprozessen und der Wartung des Endprodukts alles unterstützen. Basis für einen solchen „umfassenden“ Digitalen Zwilling ist ein fortlaufendes Feedback, bei der reale Betriebsdaten über die gesamte Produktlebensdauer hinweg erfasst und ausgewertet werden. So entsteht ein geschlossenes System, das kontinuierliche Verbesserungen am Produkt und an den Prozessen ermöglicht. „Closed-Loop-Optimierung“ nennt sich das und ist laut einer Analyse der Harvard Business Review ein wichtiger Teil moderner Fertigungsdigitalisierung, weil sie dadurch nicht nur schneller, sondern auch effizienter und nachhaltiger wird.
Siemens: Umfassender Digitaler Zwilling
Leider aber unterstützen nicht alle Plattformen derartig umfassende Closed-Loop-Zwillinge. Siemens bietet eine solche von Branchenanalysten und Kunden anerkannte Lösung zum Aufbau und dem Betrieb von umfassenden Closed-Loop-Zwillingen für nahezu alle Branchen an. Deren Plattform deckt das gesamte Spektrum des Produktlebenszyklus ab. Dazu gehören domänenübergreifende Modelle und Daten sowie digitale Verknüpfungen, die vom mechanischen und elektrischen Design über Halbleiter und andere Systemkomponenten bis hin zur Software, den Stücklisten und den Prozesslisten reichen. Dieser ganzheitliche Ansatz erlaubt es, die exakte physische Form, alle Funktionen und das Verhalten des Produktes sowie deren Konfigurationen exakt nachzubilden und kontinuierlich zu verbessern. Einen hohen Stellenwert nimmt hierbei auch die offene digitale Business Plattform Siemens Xcelerator ein. Dieser Marktplatz bietet erprobte Software und Technologien von verschiedenen Siemens-Partnern an, was vor allem dann wichtig ist, wenn branchenspezifische Funktionen erforderlich sind.
Verbesserungen im zweistelligen Bereich
Nicht nur Kunden und Partner profitieren von den vertrauenswürdigen, zuverlässigen und innovativen Siemens-Lösungen, sondern auch Siemens selbst. Beispielsweise wird im Siemens-Elektronikwerk Erlangen ein Digitaler Zwilling zur kontinuierlichen Optimierung der Produktion genutzt. Das hat zu einer drastischen Verkürzung der Inbetriebnahme und zu deutlich weniger Ausschusses geführt. Gleichzeitig kann früher mit der Schulung des späteren Bedienungspersonals begonnen werden. Laut einer Fallstudie von Manufacturing Technology Insights erzielte die Implementierung eines umfassenden Digitalen Zwillings in Erlangen eine 30-prozentige Verkürzung der Inbetriebnahme und eine 25-prozentige Verbesserung der Gesamt-Anlagen Effektivität (GAE). Diese Ergebnisse übertreffen die branchenüblichen Verbesserungen von 12 bis 15 Prozent, die beim Einsatz von nicht umfassenden Digitalen Zwillingen erreicht werden, deutlich.
Fazit
Digitale Zwillinge, die nur Design und Konstruktion unterstützen, reichen bei weitem nicht mehr aus. Gefordert sind heute umfassende Closed-Loop-Zwillinge, bei denen alle relevanten Daten über den gesamten Produkt- und Prozesslebenszyklus hinweg erfasst und ausgewertet werden. So entsteht kontinuierlich eine präzise virtuelle Abbildung der Produkt- oder Prozesskonfigurationen mit der nicht nur das Produkt, sondern auch die Produktion und die Nachbetreuung simuliert und optimieren werden kann. Siemens bietet im Rahmen seiner breiten Palette an Software, Automatisierungslösungen und Services eine führende Plattform für Closed-Loop-Zwillinge an, was in unabhängigen Studien und Kundenimplementierungen bestätigt wurde. Dieser Ansatz ist auch die Grundlage für weitere Maßnahmen der industriellen Transformationen, beispielsweise mittels KI oder Metaverse.
Mehr über Digitale Zwillinge
Autor: Klaus Löckel, CEO DACH, Siemens Digital Industries Software
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