Standortbasierte Automation: Wie Digital Twins bewegter Assets Industrial Automation Erfolg treiben

27. August 2021

Dieser Artikel skizziert, warum das vielversprechende Konzept des Digital Twin oft sein Ziel der End-to-End-Automation und Konnektivität verfehlt hat. Er argumentiert: Um volle digitale Transformation zu erreichen, müssen Unternehmen ihre Digital Twins mit präzisen standortbasierten Daten aller bewegten Assets auf dem Shopfloor und in der Supply Chain ausstatten. Diese umfassenden Standortdaten ermöglichen Digital Twins, actionable Insights für operative Exzellenz, smarte Prozessautomation und erhöhte Produktionsqualität zu generieren. Use Cases reichen von standortbasierter Automation vom Asset Management bis Tool Control – resultierend in höherer Produktivität, Qualität, Flexibilität und Nachhaltigkeit.

Wie vom Digital Twin Consortium definiert, sind Digital Twins eine virtuelle Repräsentation realer Entitäten und Prozesse sowie der Mechanismus, durch den virtuelle und reale Entitäten synchronisiert werden.[1] Mithilfe Sensordaten erstellen Digital Twins ein virtuelles Modell, das genutzt werden kann, um aktuelle und zukünftige Zustände physischer Assets oder Prozesse in industriellen Umgebungen zu analysieren, optimieren und automatisieren. Von Produktiteration, Asset Management, Predictive Maintenance bis Downtime Prevention ermöglichen Digital Twins diverse Use Cases und befähigen Unternehmen zu datenbasierten Entscheidungen rund um Maintenance, Sustainability, Prozesseffizienz und Performance.

Der fehlende Teil für End-to-End-Automation

Obwohl das Digital-Twin-Konzept nicht neu ist, wächst seine Relevanz für industrielle Automation und Smart-Manufacturing-Implementierung stetig. Bisher hatten sowohl der physische Shopfloor als auch sein Digital Twin einen Nachteil: Das erstaunliche Fehlen von Daten zu bewegten Assets auf dem Shopfloor. Mehdi Bentanfous, CEO Americas von KINEXON Inc., sagt: „Der Impact eines Digital Twin ist nur so stark wie die Daten, die er zieht. Maschinen, die nur 1 % aller Assets in einer typischen Produktionsanlage ausmachen, sind der Hauptteil, der bisher digitalisiert wurde. Das bedeutet, Unternehmen fehlen kritische Informationen zu 99 % ihres Shopfloors – nämlich Assets, die sich im Werk bewegen, einschließlich Produkten, Paletten, Werkzeugen, AGVs. KINEXONs Ansatz ist standortbasiert: Ultra-präzise Echtzeit-Asset-Tracking-Sensoren liefern Daten, die die dynamischen Prozesse auf Shopfloor und Supply Chain wirklich widerspiegeln und beispiellose Situational Awareness schaffen.“

Während Digital Twins erfolgreich für Maschinensteuerung und Prototyping genutzt wurden, haben Unternehmen die Oberfläche dessen, was Echtzeitdaten zu Standort und Produktstatus von Assets auf Shopfloor und Supply Chain leisten können, kaum angekratzt. KINEXONs Location-Based Automation Platform (LAP) schließt diese Datenlücke, indem sie Standortdaten aus verschiedenen Technologiequellen in einen standortbasierten Digital Twin verwandelt. Dieser Digital Twin generiert dann actionable Insights in Echtzeit. Laut Jan Burian, Senior Director, Head of IDC Manufacturing Insights EMEA, „Echtzeit-Lokalisierung ist ein essenzieller und integraler Bestandteil der Smart Factory von morgen. Durch die auf dem Shopfloor erreichbare Transparenz sind Unternehmen in der Lage, Produktionsdurchsatz und Logistik zu verbessern.“

Angesichts zunehmender Automation von Maschinen und Prozessen erweist sich die Digitalisierung der involvierten bewegten Assets als unschätzbar wertvoll für End-to-End-Automation und Optimierung des Produktionsprozesses. Entlang der Supply Chain können Echtzeitdaten bewegter Assets durch verschiedene Technologien getrackt werden – UWB oder BLE indoor, GPS outdoor. Diese werden in einer Location-Based Automation Platform verarbeitet und aktiviert, die gleichzeitig andere Third-Party-Systeme wie WMS, MES und IoT- und Analytics-Plattformen speist. Ein WMS könnte schneller reagieren und Order Management in Echtzeit repriorisieren, während ein MES von besserer Maschinensteuerung und Planung basierend auf Echtzeit-Materialnachschubdaten profitiert. Zusätzlich profitieren generelle IoT- und Analytics-Plattformen typischerweise von der Integration einer Location-Based Automation Platform. Durch die überlegenen Daten aus LAP können sie Supply-Chain-Prozesse erstmals ganzheitlich analysieren – vom Supplier zum Kunden. Möglich durch Kombination von standortbasierten Daten des Digital Twin mit Sensordaten wie Temperatur, Druck und anderen auftragsbezogenen Kontextdaten. Diese End-to-End-Transparenz ist einer der entscheidendsten Deliverables in Digital-Transformation-Initiativen.

Ein Schlüssel, um Unternehmen zu befähigen, die Vorteile des Industrial Internet of Things (IIoT) voll auszuschöpfen, ist KINEXONs beispielloser Fokus auf Interoperabilität. Dass der Digital Twin Technologien entlang des gesamten Lokalisierungsspektrums integriert und nahtlos in den aktuellen Software-Stack eingebunden wird, schafft Synergien zwischen Softwaresystemen, Nutzern und Prozessen entlang der gesamten Supply Chain. KINEXON zielt darauf ab, Technologie-Silos in wertschöpfende Datenquellen zu verwandeln und Smart-Manufacturing-Use-Cases durch Datenaustausch und Integration zu ermöglichen.

Es besteht kein Zweifel: Digital Twins sind gekommen, um zu bleiben, und 2020 war ein Beweis für ihren Wert in der diskreten Fertigung. „In Zeiten wirtschaftlicher Disruption und Nachfragevolatilität, wie wir sie während der COVID-19-Pandemie erlebten, können Digital Twins Unternehmen helfen, robuste und resiliente Pläne für Supply Chains und Produktion zu entwickeln. Das ist ein unschätzbarer Vorteil,“ sagt Bentanfous von KINEXON. Unverwunderlich zeigt der Digital-Twin-Markt eine enorme Wachstumstrajektorie. Vor der Pandemie fand Gartner, dass 13 % der Organisationen, die IoT-Projekte implementieren, bereits Digital Twins nutzten, während 62 % entweder dabei waren, Digital-Twin-Use aufzubauen oder dies planten. Nach der Pandemie erwartet Gartner, dass bis 2023 ein Drittel der mittelgroßen bis großen Unternehmen, die IoT implementiert haben, mindestens einen Digital Twin mit einem COVID-19-motivierten Use Case implementiert haben wird.[2] Der gesamte Markt wird auf 48,2 Milliarden USD bis 2026 prognostiziert.[3]

Top 5 Gründe für Investition in einen standortbasierten Digital Twin

1. Prozesse optimieren und Produktionszeit beschleunigen

Standortbasierte Digital Twins können Daten für unzählige IoT-Use-Cases nutzen: Inventory Management, Prozessautomation, Paperless Production, Track & Trace, automatisierte Tool Control, AMR-Operationen, Search & Find. Die Daten sind nicht nur Schlüsseldatenquelle für Automation, sondern auch Traceability und Schaffung eines Digital Thread entlang der gesamten Supply Chain. Digital Twins helfen, Waste, Verzögerungen und Ineffizienzen zu reduzieren, indem sie historische und Echtzeitdaten nutzen und Zukunftsvorhersagen treffen.

2. Echtzeit-Risikobewertung und Predictive Maintenance

Die von einer Location-Based Automation Platform (LAP) verarbeiteten Daten sind entscheidend für die Identifikation von Risiken – sowohl für Worker als auch Assets. Statt auf generische oder periodische Wartungspläne zu vertrauen, ermöglichen Digital Twins predictive, zustandsbasierte Maintenance. Das verhindert unerwünschte Maschinenstillstände, strafft Ressourcen und verbessert Asset-Verfügbarkeit und -Zuverlässigkeit. Gleichzeitig bergen sie enormes Potenzial für Worker Safety, Kollisionsvermeidung und andere Workplace-Safety-Applikationen.

3. Sofortiger Wert & schneller ROI

Ein Digital Twin für bewegte Dinge wird von Daten aus einsatzbereiten RTLS und anderen Ortungssystemen gespeist. Ihre Erkenntnisse treiben datengetriebene Entscheidungen, helfen Engpässe und Optimierungschancen zu identifizieren.

Mit kundenfreundlichem Interface liefern sie sofortigen operativen Wert, ohne bestehende IT- oder OT-Systeme zu belasten.

4. Integration aller IoT-Systeme

Interoperabilität ist ein Schlüsselaspekt erfolgreicher Digital-Transformation-Strategien. KINEXONs Digital Twin ist designed, um nahtlos in bestehende Software-Stacks zu integrieren und Daten von beliebigen Technologiequellen zu verarbeiten. Ohne übermäßige Ansprüche an IT oder OT ermöglicht er direkt standortbasierte Automation und liefert überlegenen Input für andere IoT-Prozesse und Big-Data-Analysen in Third-Party-Software.

5. Business zukunftssicher machen

Digital Twins und standortbasierte Automation sind das Fundament, um Vorteile neuer Cutting-Edge-Technologien wie KI oder Machine Learning zu ernten. Als zentraler Automation-Hub reduzieren sie Technologie- und Abteilungssilos und fördern Kollaboration und Innovation. Das wird immer relevanter, wenn man die Nachfrage nach Remote-Echtzeit-Monitoring, Troubleshooting, Kooperation und Arbeitsrealitäten in einer zunehmend globalen, fragmentierten Welt berücksichtigt.

Beispiel Use Case:

Digital Twins sind branchenübergreifend wertvoll, aber Automotive und Manufacturing sind Schlüsselsektoren:

–      Manufacturing: 5 % schnellere Montagelinien-Geschwindigkeit durch automatisierte Tool Control 

Ein weltweit führender Automobilhersteller nutzt KINEXONs Location-Based Automation Platform für automatisierte Tool Control entlang der Montagelinie. Die automatische Konfiguration von Werkzeugen, die schnelle und effektive Erstellung von Geofences und die ultra-präzise digitale Visualisierung des Montageprozesses haben nicht nur Millionen eingespart, sondern auch manuelle Fehler und Produktrückrufe reduziert. KINEXONs Lösung für den multinationalen Fahrzeughersteller wurde mit mehreren Branchenpreisen ausgezeichnet.

–      Automotive Supplier: Jährliche Einsparungen und Produktivitätssteigerungen durch Materialfluss-Optimierung

Führender Automobilzulieferer Continental nutzt KINEXONs Software für Supply-Chain- & Materialfluss-Optimierung. AGVs und Pick-Boxen sind mit RTLS-Sensoren ausgestattet, deren Daten im Digital Twin verarbeitet werden. Die Lösung steigerte nicht nur die AGV-Auslastung, sondern optimierte auch Materialbereitstellung und -nachschub bei voller Transparenz über Intralogistik-Prozesse. Mehr Details zum vollen Lösungsspektrum in dieser Case Study.

Fazit: Vervollständigen Sie Ihre Digital Transformation mit Standort-basierten Digital Twins 

„Standortdaten bleiben eine der größten ungenutzten Ressourcen für Unternehmen heute. Gleichzeitig beruht der wahre Wert aus IoT-Applikationen auf zuverlässigen, präzisen Daten aus dem ‚Location of Things‘-Universum“, so Bentanfous. 

In Digital Twins zu investieren, ist nicht nur eine vernünftige finanzielle Entscheidung für die heutige Bottom Line – es rüstet das Unternehmen für weitere Kosteneinsparungen mittelfristig. Angesichts der jüngsten Preisrevolution und steigender Adoptionsrate verschiedener Lokalisierungstechnologien wie ultra-präzisem Ultra-Wideband (UWB) für Indoor-Tracking oder GPS für Outdoor-Tracking ist das Potenzial, Wert durch standortbasierte Automation mit einem Digital Twin für bewegte Dinge zu schaffen, jetzt für jedes Unternehmen bereit und verfügbar.

Jasmin Welter ist B2B Marketing Manager für das globale Technologieunternehmen KINEXON. Mit KINEXON treibt Jasmin die Nutzung von Location-Technologien für standortbasierte industrielle Automation voran. Jasmin hat über 10 Jahre Erfahrung in der Arbeit mit und für internationale Unternehmen in Manufacturing und Logistics, mit besonderem Fokus auf Smart Manufacturing und Digital Transformation. Sie können Jasmin auf LinkedIn verbinden und Updates zu standortbasierter Automation hier verfolgen.

[1] https://www.digitaltwinconsortium.org/initiatives/the-definition-of-a-digital-twin.htm
[2] https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2020-10-29-gartner-survey-reveals-47-percent-of-organizations-will-increase-investments-in-iot-despite-the-impact-of-covid-19-
[3] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/digital-twin-market-225269522.html