Mit digitalen Zwillingen die Smart Factories der Zukunft entwickeln

Im Gespräch mit Simon Keogh von Siemens blicken wir auf die Zukunft intelligenter Fabriken und die Rolle, die digitale Zwillinge dabei spielen werden

Einfach ausgedrückt:„Eine intelligente Fabrik ist eine vernetzte Fabrik“, sagt Simon Keogh, General Manager, Factory Automation bei Siemens Digital Industries. „Sie haben einen vollständigen Datenfluss und integrierte Workflows von der Rohstoffeingabe bis zur Produktion der fertigen Waren und von der Fertigung bis zur Abdeckung der Interessengruppen.

„Die intelligente Fabrik nutzt diese vernetzte Umgebung wirklich, um die Flexibilität und die Produktivität der Anlage durch die Verwendung von Daten, durch die Verwendung digitaler Zwillinge und eine ständige Optimierung zu maximieren, bei der wir in einigen Fällen von Selbstoptimierung sprechen – aber da ist in den meisten Produktionsumgebungen noch ein weiter Weg, um dies zu erreichen.“

Digitale Zwillinge:Eine vollständige virtuelle Darstellung Ihrer Produktionsanlage, Produkte und Maschinen

Er bietet Herstellern die Möglichkeit, eine virtuelle Darstellung ihrer Produktionsanlagen oder Produkte zu erleben, „der digitale Zwilling ist ein unglaublich wichtiger Bestandteil einer intelligenten Fabrik“, sagt Keogh. „Es ermöglicht einem Hersteller, in dieser virtuellen Umgebung viele der physischen Attribute, die in der physischen Anlage vorhanden sind, zu überlagern. Dies dient wirklich dazu, die Simulation zu maximieren, um sie so realistisch wie möglich zu machen und die Optimierung der begrenztesten Fähigkeiten zu ermöglichen.“

„Digitale Zwillinge bieten auch ein virtuelles Closed-Loop-System, mit dem Hersteller so viel wie möglich simulieren können, damit sie beim Eintritt in die physische Umgebung so weit wie möglich risikofrei sind, sowie das Designlayout und die Durchsätze wurden ebenfalls optimiert.

„Puristen werden sagen, dass es kein Zwilling ist, bis man die virtuelle und die physische Darstellung hat, aber normalerweise kommt die virtuelle zuerst, gefolgt von der physischen kurz danach. Aber die Möglichkeit, reale Daten während der Nutzung der Produktionslinie oder des Produkts in den digitalen Zwilling zurückzukoppeln, ermöglicht es den Herstellern, die gesamte Simulation zu verbessern, was zu einer sich ständig verbessernden Umgebung führt, in der das Virtuelle und das Physische immer näher zusammenrücken. ”

Schlüsseltechnologien zur Förderung von Smart-Factory-Funktionen 

„Ich denke, einer der wichtigsten sind natürlich die Sensoren, mit denen wir Daten in der Fabrik erfassen. Ich denke, es ist wirklich entscheidend, weil es um eine vernetzte Anlage geht, also ermöglichen uns offene Netzwerke und offene Protokolle zweifellos, dies zu erreichen Diese vernetzte Anlage über viele Technologien und viele verschiedene Hersteller hinweg.Natürlich ist die Automatisierungs- und Robotikebene auch im Hinblick auf die Automatisierung der Produktion von enormer Bedeutung, insbesondere wenn die Ressourcen knapper werden und viele der Produkte komplexer werden, mit viel mehr Vielfalt und maßgeschneiderten Lösungen “, sagt Simon Keogh, General Manager, Factory Automation bei Siemens Digital Industries.

„Ich denke, ein weiterer Bereich sind die Technologien, die mit Visualisierung und Analyse zu tun haben. Was wir also tatsächlich mit den Daten machen, sobald wir sie aus der Produktionsanlage genommen haben, ist, sie in Informationen und Erkenntnisse umzuwandeln, um schnelle Geschäftsentscheidungen zu treffen. Ich denke Um den Kreislauf zu schließen, werden uns Technologien wie Cloud und Industrial Edge in die Lage versetzen, Technologien wie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen zu nutzen. 

„Ein digitaler Zwilling kann auf vielen Ebenen des Betriebs eines Herstellers implementiert werden; er kann eine digitale Darstellung einer Maschine, einer Produktionslinie oder einer ganzen Anlage sein Gewinne danach als Ergebnis guter, schlanker Fertigungspraktiken werden sich meiner Meinung nach aus der Verwendung digitaler Zwillinge ergeben“, sagt Keogh, der hinzufügt, dass „da der Platz immer knapper wird, wird die Fähigkeit zur Optimierung des Anlagenlayouts von entscheidender Bedeutung sein. ebenso wie die Optimierung des Lebenszyklus, da die Markteinführungszeit immer kürzer wird. Ich glaube, dass diese Anforderungen durch einen integrierten digitalen Zwilling erfüllt werden", fügt Keogh hinzu.

Implementieren eines digitalen Zwillings in Ihren Fertigungsbetrieb

Da viele Hersteller ihre digitalen Zwillinge als 2D- oder 3D-CAD-Zeichnung beginnen, „ist es einfach, diese CAD-Zeichnungen zu nehmen und sie dann beispielsweise in unseren Mechatronik-Konzeptdesigner zu importieren und dann die physischen Eigenschaften dieses Produkts zu überlagern , Maschine oder Anlage, und wir können eine Simulation davon starten, die von einer einfachen Ebene bis zu einer detaillierteren Ebene reichen kann, um „Was wäre wenn?“-Szenarien, Produktionspläne sowie Angebot und Nachfrage durchzuführen. Während Hersteller ihre eigenen digitalen Zwillinge entwickeln können, gibt es Lösungspartner und Systemintegratoren, die in ein Unternehmen kommen und digitale Zwillinge erstellen können“, sagt Keogh.

Die nächsten fünf Jahre…

Teilweise sind digitale Zwillinge bereits heute im Einsatz. Mit der Weiterentwicklung der Branche erwartet Keogh eine Ausweitung des Einsatzes der Technologie, so dass Unternehmen eine viel breitere Abdeckung ihrer Produktionsstätte innerhalb eines digitalen Zwillings haben. „Ich denke, wir werden eine viel stärkere Integration zwischen den verschiedenen Phasen von Design, Engineering, Entwicklung, Produktion und dann durch Servitization-Optimierung in Bezug auf das Produkt und die Produktion sehen, daher denke ich, dass die Integration häufiger stattfinden wird. Ich denke, wir werden viele Leute sehen, die viele Daten am laufenden Band produzieren und Data Lakes erstellen, um zu versuchen und zu analysieren, um Erkenntnisse zu gewinnen, zu verstehen, dass Sie diese Art von Anwendungen pilotieren und dann skalieren müssen. Ich denke also, dass wir viel mehr davon sehen werden, anstatt nur zu versuchen, alle Daten in die Cloud zu gießen“, kommentiert Keogh.

„Und ich denke, wir werden sehen, dass noch mehr dieser innovativen Technologien wie KI in die Fertigung kommen. Ich glaube nicht, dass wir eine breite Nutzung von 5G als Kommunikationsmedium innerhalb von Fabriken noch nicht gesehen haben. Aber ich denke, wir werden viel schnellere Netze und viel flexiblere Netzwerklösungen wie 5G sehen. Ich denke, wir werden sehen, dass dies immer schneller geschieht. Wenn wir über unsere eigene Entwicklung unserer eigenen Lösungen nachdenken, ist die Geschwindigkeit ziemlich erstaunlich. Wenn ich mir nur die letzten zwei oder drei Jahre ansehe und was kommt, dann sprechen wir in der einen Minute über einen Trend, in der nächsten Minute haben wir die Technologie, und es passiert wirklich schnell. Während früher, denke ich, die Leute auf fünf Jahre geschaut und gesagt hätten:„Ja, weißt du, es wird ein bisschen Veränderung geben.“ Jetzt denke ich, dass es eine signifikante Veränderung geben wird.

„In verschiedenen Sektoren ist es natürlich anders, Luft- und Raumfahrt und Automobil waren schon immer führend beim Einsatz von Technologie, aber ich denke, wir werden eine viel größere Akzeptanz in anderen Sektoren wie zum Beispiel der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sehen, und vielleicht auch in Sektoren, die eine viel umfassendere Gesetzgebung haben und daher bis zu einem gewissen Grad einen etwas konservativeren Ansatz bei der Einführung von Technologien haben“, schließt Keogh.