Digitale Zwillinge und KI:Transformation industrieller Abläufe

„Digitaler Zwilling“ ist kein neuer Begriff, aber gepaart mit Fortschritten in der KI wird er immer wertvoller, um Industriebetriebe zu transformieren und zusätzlichen Geschäftswert zu schaffen. Der digitale Zwilling, der ein sich entwickelndes Profil einer Anlage oder eines Prozesses in einer Anlage erstellt, erfasst Einblicke in die Leistung über den gesamten Anlagenlebenszyklus (Prozessdesign, Betrieb und Wartung).

Es wird auch durch KI-Agenten immer intelligenter, sodass es Aktionen in der physischen Welt vorschreiben kann, sodass Unternehmen in Echtzeit mit faktengesteuerten Entscheidungen alternative Prozesse neu konfigurieren können, um Probleme wie Anlagenausfallzeiten oder Engpässe.

Die Bereitstellung eines digitalen Einblicks in Bereiche wie Planung und Terminplanung, Nachfragemodelle, Verteilungsmodelle sowie Kontrolle und Optimierung und die Verbesserung der Effizienz dieser Vorgänge durch vorschreibende Maßnahmen führt zu einer gesteigerten Geschäftsrentabilität (vielleicht der wichtigste Vorteil, der vielen in den Sinn kommt , wenn Sie erwägen, digitale Zwillinge zu implementieren).

Aber die Rentabilität ist nur ein Teil der Geschichte.

In dieser Frage-und-Antwort-Runde mit Ron Beck von AspenTech untersuchen wir digitale Zwillinge und wie sie die Industrie verändern.

Erzählen Sie mir, warum digitale Zwillinge und Innovationen in der KI derzeit für Industriebetriebe so wertvoll sind?

Angesichts der gegenwärtigen Marktunsicherheit, Volatilität und Fragen bezüglich der zukünftigen Wirtschaftsaussichten sucht jedes Industrieunternehmen nach neuen Wegen, um die Effizienz zu steigern und profitabler zu sein, aber vor allem einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Bei Anlagen, die in ungewohnten Low Turndown-Situationen laufen, ist Technologie das Tor zu diesem Ziel.

Manager sehen die Digitalisierung als eine wichtige Möglichkeit, ohne die üblichen Mitarbeiter im Werk Einblick in den Zustand und die Integrität der Geräte zu erhalten. Der digitale Zwilling und die KI sind nicht mehr die erstrebenswerte Zukunft, die sie einmal waren – sie haben in vielen Industrieunternehmen Auswirkungen auf das Endergebnis.

Am wichtigsten ist, dass sie Einblicke in die Gesundheit von Geräten und zukünftige Sicherheitsrisiken bieten, die kein Mensch hätte. Die Nutzung von Digital und KI in Kombination wird Unternehmen in eine solide Position versetzen, um einige der uralten Herausforderungen im Anlagenbetrieb auf neue und effektivere Weise zu bewältigen.

Der digitale Zwilling erstellt virtuelle Kopien von physischen Standorten, Anlagenprozessen, Geschäftsprozessen sowie Assets und ermöglicht es Anlagenbetreibern in Verbindung mit KI, Werte in Anlagendaten zu finden, die sie dann nutzen können, um Verbesserungen in verschiedenen Betriebsabläufen voranzutreiben.

Die beiden Technologien erfassen im Wesentlichen alles, was in der Anlage passiert, und können mit den Dateneinblicken, die sie liefern, Anlagenbetreibern helfen, bessere Betriebsentscheidungen zu treffen und zu einer höheren Betriebsleistung zu führen.

Abgesehen von den wirtschaftlichen Aussichten wächst der Druck auf die Industriewelt derzeit, umweltfreundlichere Wege zu finden, um Produkte herzustellen und nachhaltigere Unternehmen mit geringerer oder sogar null CO2-Intensität zu sein. Zufälligerweise spielen sowohl digitale Zwillinge als auch KI eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung einer grüneren Welt.

Wie schafft diese Technologie neue Effizienzen für die Industrieanlage?

Wenn man sich das Konzept des digitalen Zwillings genauer ansieht, ist das Schöne daran seine Fähigkeit, Unternehmen eine alternative Linse zu bieten, um ihre Abläufe zu sehen, ihnen Einblicke in eine Vielzahl von Anlagen- und Prozessszenarien zu geben und dabei zu helfen, herauszufinden, wo die größten Effizienzen liegen.

Durch Data Mining und die Nutzung von Domänenexpertise dient KI im Wesentlichen dazu, digitale Zwillinge anzutreiben und sie zunehmend intelligenter zu machen. Die neue Effizienz ergibt sich aus (a) weniger Notwendigkeit, dass Personen in gefährliche Bereiche der Anlage gehen und sie in abgelegene Gebiete transportiert werden müssen, (b) die Explosion der Anlagendaten für neue Erkenntnisse und die Möglichkeit zur Optimierung über mehrere Ziele hinweg mobilisiert und ( c) Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit durch bessere Vorhersage zukünftiger Ausfälle und die Fähigkeit, den Anlagenzustand effizient aufrechtzuerhalten.

Für den Anlagenbetrieb kommt der Nutzen des digitalen Zwillings über die Erhöhung der Betriebszeit hinaus am meisten in den Planungs-, Konstruktions- und Planungsphasen der Anlage und der Anlagenprozesse zum Tragen. Die Nutzung digitaler Zwillingsmodellierung zum Entwerfen, Auffinden oder Verwenden von Prozessen, die zu einer verbesserten Effizienz führen, führt zu enormen Betriebsgewinnen. Die Frage „Was wäre wenn“ lässt sich durch schnelles Abwägen verschiedenster Möglichkeiten gründlich analysieren – sie ist die Frage, für die sich jeder digitale Zwilling im Wesentlichen löst.

Aber auch die Rückmeldung von Betriebsdaten an die Konstruktionsfunktion ermöglicht es jetzt, eine neue Prozesslinie zu entwerfen, nachdem sie mit der Betriebsfähigkeit früherer Konstruktionen verglichen wurde, und folglich eine Konstruktion für eine bessere Zuverlässigkeit, Sicherheit und Betriebsfähigkeit.

Wartung ist ein weiterer Bereich, in dem wir den Vorteil sehen, sowohl KI als auch den digitalen Zwilling zu nutzen. Digitale Agenten mit KI können Wochen im Voraus den drohenden Ausfall von Assets und die ursächlichen Faktoren vorhersagen. Digitale Zwillinge können dann Prozessaktionen vorschreiben, um den Gerätezustand zu erhalten, damit Industrieunternehmen Anlagenausfallzeiten minimieren können.

Können Sie über die Rentabilität hinaus etwas zur Nachhaltigkeit sagen und wie diese Technologien diese Bemühungen vorantreiben?

Nachhaltigkeit erfordert ein Umdenken darüber, was optimale Betriebsabläufe ausmacht. Neben Sicherheit, Durchsatz, Qualität und Kosten werden jetzt auch Null-Kohlenstoff-Emissionen, Kreislaufwirtschaft und Emissionen zu kritischen Kriterien. Technologie ist hier ein wichtiger Treiber der Nachhaltigkeit.

Der digitale Zwilling ist ein leistungsstarker Enabler für bessere Nachhaltigkeitstransparenz, Berichterstattung, Messung und Optimierung. Aus Sicht des Energiemanagements rücken virtuelle Nachbildungen verschiedener Anlagenprozesse ins Rampenlicht der Prozesse und Geräte, die am meisten Energie verbrauchen und zu unnötiger Energieverschwendung beitragen.

Das gleiche Konzept gilt für Anlagen, die den Ausstoß von Emissionen und Abwasser reduzieren möchten.

Gibt es noch etwas hinzuzufügen, das wir nicht gefragt haben?

Ein weiterer interessanter Vorteil des digitalen Zwillings ist die Möglichkeit, Anlagenbetreiber virtuell zu schulen. Es gibt viele risikoreiche Anlagenszenarien, einschließlich Inbetriebnahmen, Abschaltungen und Notfallmaßnahmen. Die Anlagenumgebung erfordert Fachwissen, um effektiv zu steuern, und diese seltenen Situationen werden selten ausreichend geübt. Virtuelle Trainingssimulatoren haben einen großen Vorteil, genau wie ein Pilotenflugsimulator für Piloten.

Eine letzte Anmerkung, ich werde oft gefragt, bedeutet dies, dass es weniger Arbeiter in der Industrie geben wird? Was digitale und KI-Technologien bewirken werden, ist, wertvolle Wissensarbeiter, Betreiber und Wartungspersonal freizusetzen, um mehr wertschöpfende Arbeit zu leisten, was zu einer besseren Umsetzung von Geschäftsstrategien und einer agileren Entscheidungsfindung auf allen Ebenen in zunehmendem Maße führt flüchtige Welt.

Die zukünftige Organisation der Prozessindustrie wird effektiver und effizienter sein, da die Mitarbeiter verschiedene Arbeiten ausführen, die einen Wettbewerbsvorteil und einen nachhaltigeren Betrieb bieten.