Der digitale Zwilling und die virtuelle Inbetriebnahme sind zwei konkrete Anwendungen von Industrie 4.0. Finden Sie heraus, wie sie es Herstellern ermöglichen, bei der Gestaltung und Optimierung von Produktionslinien Zeit zu sparen und Fehler zu vermeiden.
Zu Beginn der vierten industriellen Revolution beobachten wir ein erneutes Interesse an Technologien, die es schon seit einigen Jahren gibt, die aber von vielen Herstellern im Zeitalter der Technologie anders gesehen werden. „Industrie 4.0.“ In diesem Artikel beleuchten wir einige der Begriffe und Technologien, nach denen wir oft gefragt werden, ihre Anwendungen und warum wir sie für wichtig halten.
Im Laufe der Jahre hat sich die Definition (und das Versprechen) des digitalen Zwillings weiterentwickelt, aber die Grundidee bleibt dieselbe: eine dynamische, virtuelle, softwaregenerierte Darstellung physischer Vermögenswerte und entsprechender Prozesse.
Industrie 4.0: ein boomender Markt
Der Begriff Industrie 4.0, wie wir ihn heute kennen, wurde erstmals bei einem Vortrag auf der Hannover Messe 2011 von Professor Wolfgang Wahlster, Direktor und Geschäftsführer des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz, beschrieben.
Heutzutage ist es ein weit verbreiteter Begriff, der für verschiedene Menschen unterschiedliche Bedeutungen hat (dieser Artikel bietet eine gute Zusammenfassung einiger der verschiedenen Definitionen, die von Vordenkern der Branche angeboten werden), aber die Grundidee ist dieselbe: Industrie 4.0 bezieht sich auf die intelligente Vernetzung von Maschinen und Prozessen für die Industrie unter Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien .
Da die Vision und das Versprechen von Industrie 4.0 so mutig und ihre Auswirkungen so bedeutend sind, können es sich Hersteller nicht leisten, sie zu ignorieren. Die Chancen von Industrie 4.0 sind für Zulieferer und Hersteller enorm. Die meisten Forschungsunternehmen gehen davon aus, dass sich der Markt für Industrie 4.0-Technologien in den nächsten fünf Jahren mindestens verdoppeln wird .
Die Auswirkungen dieser Technologien auf die Weltwirtschaft sind erheblich. Mckinsey schätzt, dass Industrie 4.0-Technologien in Fabriken bis 2025 einen wirtschaftlichen Einfluss von 1,2 bis 3,7 Milliarden US-Dollar pro Jahr .
Der digitale Zwilling in der Industrie 4.0
Das Konzept des digitalen Zwillings
Das Konzept des digitalen Zwillings wurde Anfang der 2000er Jahre bekannt, insbesondere dank der Arbeit von Michael GRIEVES an der University of Michigan . GRIEVES schlug vor, dass ein digitales Zwillingsmodell aus drei Hauptteilen besteht:
- physische Produkte im realen Raum,
- virtuelle Produkte im virtuellen Raum,
- die Daten- und Informationsverbindungen, die virtuelle und reale Produkte verbinden.
Im Laufe der Jahre hat sich die Definition (und das Versprechen) des digitalen Zwillings weiterentwickelt, aber die Grundidee bleibt dieselbe: eine dynamische, virtuelle, softwaregenerierte Darstellung physischer Vermögenswerte und Prozesse .
Anwendungen des digitalen Zwillings
Es gibt viele Anwendungen und Anwendungsfälle des digitalen Zwillings , und da es sich um einen sehr aktiven Forschungs- und Innovationsbereich handelt, wird die Liste immer länger. Zu den allgemeinen Einsatzmöglichkeiten des digitalen Zwillings gehören:
- Validierung von Systemmodellen mit realen Daten
- Entscheidungsunterstützung und Benutzerwarnungen
- Vorhersage von Veränderungen in physikalischen Systemen im Laufe der Zeit
- Entdecken Sie neue Anwendungsmöglichkeiten und neue Einnahmequellen
Die potenziellen Vorteile digitaler Zwillingsanwendungen sind überzeugend: verbesserte Effizienz, bessere Produktqualität, kürzere ungeplante Ausfallzeiten und kürzere Anlaufzeiten , um nur einige zu nennen. von der ersten Fabrikplanung und -konstruktion bis hin zur Inbetriebnahme und Wartung eingesetzt werden und verleihen ihnen so über den gesamten Produktionslebenszyklus hinweg einen Mehrwert.
Wenn es darum geht, in die Technologie des digitalen Zwillings zu investieren, sind die Hersteller heute deutlich optimistischer, was die Aussichten angeht. Während der Begriff digitaler Zwilling schon seit einigen Jahren im Trend liegt, investieren mittlerweile immer mehr Hersteller in diesen Bereich, beispielsweise durch digitale Zwillingssoftware .
In einer aktuellen Umfrage unter 300 Führungskräften in der Fertigung stellte LNS Research fest, dass 75 % der Befragten in ihren Unternehmen Initiativen zum digitalen Zwilling umgesetzt oder geplant hatten .
Virtuelle Inbetriebnahme
Das Entwerfen und Implementieren einer neuen Produktionslösung ist oft ein langwieriger und kostspieliger Prozess. Sobald der Entwurf fertiggestellt und die Ausrüstung installiert ist, muss vor der Produktionsübertragung noch eine Phase abgeschlossen werden: die Inbetriebnahme .
Hier werden Kontrollen integriert, Fehler gefunden und behoben, Verfahren geschrieben und Bediener für neue Geräte, neue Prozesse oder überarbeitete Verfahren geschult. Diese Phase ist schwer zu planen und überschreitet häufig die vorgesehene Zeit, verzögert die Produktion und kann zu verspäteten Lieferungen oder sogar zu Geschäftsverlusten führen .
Digitale Zwillinge können für viele Zwecke verwendet werden, einschließlich Designanpassungen und Diagnosen . Da es sich außerdem um genaue Darstellungen physischer Anlagen handelt, können sie auch zur Rationalisierung und Optimierung der Inbetriebnahmephase .
Anstatt ein neues System oder eine neue Roboterzelle in der physischen Welt in Betrieb zu nehmen, umfasst die virtuelle Inbetriebnahme die Erstellung eines digitalen Zwillings und das anschließende Testen und Verifizieren des Modells in einer simulierten virtuellen Umgebung .
Dies erlaubt:
- Codetests und Debugging in einer virtuellen Umgebung
- Simulation des Gerätebetriebs, Identifizierung möglicher Probleme und schnelle Bewertung alternativer Lösungen
- Simulation des Betriebs einer Roboterzelle
- Die Entwicklung von Betriebsmethoden
- Schulung von Vorgesetzten und Bedienern
- Simulieren Sie die Auswirkungen neuer Maschinen auf die bestehende Produktion, um Engpässe und Platzbeschränkungen zu identifizieren, damit diese vor der Installation behoben werden können
Kurz gesagt, die virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht es Ingenieuren und Betreibern, neue Installationen sowie etwaige Anpassungen – sowohl in der Inbetriebnahme- als auch in der Wartungsphase – , bevor sie in der physischen Welt implementiert werden .
Das Ergebnis ist eine reibungslosere, effizientere Installation und Integration , weniger Kostenüberschreitungen und ein minimales Risiko von Ausfallzeiten , die sich auf die Produktion auswirken könnten.
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