Welchen Wert bringt ein digitaler Zwilling für Produktionsanlagen?

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Die Fertigungsbranche steht vor immensen Herausforderungen. Lieferengpässe, erhöhte Nachfrage und ein volatiler Markt zwingen Unternehmen dazu, neue Strategien anzuwenden, um wettbewerbsfähig zu bleiben.

Viele Hersteller wenden sich Industrie 4.0-Innovationen wie industriellem IoT, künstlicher Intelligenz und Cloud-Computing zu, um die Produktivität zu steigern, die Betriebskosten zu senken und auf sich ändernde Marktbedingungen zu reagieren.

Digitale Zwillinge, eine neue Technologie, die IoT, KI und andere Technologien nutzen kann, um eine originalgetreue Kopie einer realen Anlage zu simulieren, könnten Eigentümern helfen, den Anlagenbetrieb und potenzielle Produktivitätshindernisse besser zu verstehen.

Was sind digitale Zwillinge?

Digitale Zwillinge sind virtuelle Darstellungen eines bestehenden Objekts, Produkts, Arbeitsablaufs oder einer Einrichtung. Es ist normalerweise so konzipiert, dass es so genau wie möglich mit ihrer Quelle übereinstimmt – idealerweise bis zu dem Punkt, an dem der Zwilling als Nachbildung fungieren kann.

Beispielsweise kann der digitale Zwilling eines Gebäudes ein Modell im Maßstab 1:1 sein. Es kann die gleichen HLK-Systeme, Sanitäranlagen, Beleuchtung und sogar Materialien haben. Informationen von vernetzten Sensoren wie IoT-Luftstrom, Fußgängerverkehr und Beleuchtungsmonitoren können zusätzliche Daten liefern.

Die hohe Wiedergabetreue der Nachbildung ermöglicht es Endbenutzern, sie für verschiedene Zwecke zu nutzen, einschließlich Simulation, Prognose und Visualisierung von Bauprozessen.

Ein Endbenutzer kann die HLK-Modellierung und einen Luftströmungsalgorithmus nutzen, um Schwachstellen in der Klimaanlage eines Gebäudes zu identifizieren. Ein anderer kann Daten von IoT-Geräten verwenden, um den digitalen Zwilling in ein Echtzeit-Überwachungssystem zu verwandeln, das leistungsstarke Visualisierungen zu Gebäudenetzwerken und -leistung bietet.

Ein Unternehmen kann nicht nur ein Gebäude modellieren, sondern auch digitale Zwillinge verwenden, um Objekte und Prozesse in unterschiedlichen Maßstäben darzustellen – von der gesamten Lieferkette des Unternehmens bis hin zu einer einzelnen Anlage oder Komponente.

Der digitale Zwilling in der Fertigung

Digitale Zwillinge bieten Fertigungsanlagenbesitzern eine Vielzahl potenzieller Vorteile – einschließlich verbesserter Überwachung, optimierter Qualitätskontrolle und Datenvisualisierung.

Visualisierung von IIoT-Daten

Digitale Zwillinge lassen sich gut mit IIoT-Überwachungsflotten kombinieren, die im Fertigungssektor immer häufiger eingesetzt werden. Daten von IIoT-Monitoren können verwendet werden, um genauere Zwillinge zu erstellen und die Vorhersagekraft des Modells zu verbessern.

Endbenutzer können IIoT-Daten auch mithilfe des digitalen Zwillings visualisieren, was dazu beiträgt, die Verwirrung zu verringern, die beim Analysieren der riesigen Informationsmengen auftreten kann, die IIoT-Systeme erfassen können.

Beispielsweise kann ein Unternehmen das IIoT und einen vorhandenen digitalen Zwilling der Anlage verwenden, um die Luftströmung, den Fußgängerverkehr oder den Warenverkehr der Anlage darzustellen. Wenn es in der Anlage erhebliche Produktionsengpässe gibt – wie z. B. ein Förderband, das den Anlagendurchsatz einschränkt – kann diese Visualisierung den Managern helfen, diese zu identifizieren.

Derselbe Ansatz kann auch verwendet werden, um Layout-Ineffizienzen, Verkehrsengpässe, Wartungswarnungen oder sogar potenzielle Sicherheitsverstöße zu identifizieren.

Unabhängig davon, welche Daten ein IIoT-Sensor verfolgt, er kann mit einem Ort verknüpft werden, der irgendwo im oder auf dem digitalen Zwilling dargestellt wird, sodass Manager die wertvollen, vom IIoT erfassten Informationen über die reale Leistung der Anlage besser verstehen können.

Vorausschauende Wartung und Geräteüberwachung in Echtzeit

Vernetzte Sensoren und Maschinen können kontinuierlich Informationen über die Leistung der Anlagenausrüstung melden. Diese Daten können einem digitalen Zwilling zur Verfügung gestellt werden, der Managern einen Überblick über den Maschinenzustand aus der Vogelperspektive bietet.

Wenn sich eine Maschine im Werk im Vergleich zu einer Basislinie ungewöhnlich zu verhalten beginnt, kann das System Manager benachrichtigen und ihnen den genauen Ort des Problems mitteilen. Ein digitaler Zwilling könnte es ermöglichen, die genaue Komponente zu lokalisieren, die ausgefallen ist.

Eine vorbeugende Wartungsstrategie in Kombination mit Echtzeitüberwachung kann Eigentümern helfen, die Wartungskosten zu senken und das Risiko von Ausfallzeiten zu verringern.

KI macht es möglich, noch weiter zu gehen. Historische Daten von IIoT-Maschinensensoren können in Kombination mit Herstellerdaten verwendet werden, um einen Algorithmus zu trainieren, der vorhersagen kann, wann Maschinen ausfallen. Durch die Verwendung der Daten, die ein Unternehmen bereits korrigiert, kann der Algorithmus eine vorausschauende Wartungsstrategie ermöglichen, um die Betriebskosten und Ausfallzeiten weiter zu reduzieren.

Planung von Upgrades und Layoutänderungen

Der digitale Zwilling kann besonders bei der Prüfung und Planung von Upgrades oder Reorganisationen der Anlage hilfreich sein. Beispielsweise können häufige Linienlayoutfehler offensichtlicher werden, wenn Sie einen digitalen Zwilling mit Verkehrs- oder Ressourcenflussdaten kombinieren, die zeigen, wo Arbeiter und Waren stecken bleiben.

Ein digitaler Zwilling und die HLK-Systemmodellierung ermöglichen die Überprüfung der Effektivität des aktuellen Systems und die Simulation, wie ein neuer HLK-Betrieb dazu beitragen würde, den Luftstrom zu verbessern, den Anlagenkomfort zu steigern und die Luftqualität am Standort aufrechtzuerhalten.

Einige Unternehmen müssen möglicherweise Industriestandards zur Exposition von Arbeitnehmern gegenüber luftgetragenen Feinstaubpartikeln erfüllen. Manager können Luftqualitätsmodelle verwenden, um diese Exposition zu simulieren, was ihnen hilft festzustellen, ob eine Aufrüstung effizient genug ist, um die Sicherheit der Baustellenmitarbeiter zu gewährleisten.

Anlagenprozesse analysieren

Digitale Zwillinge können Managern helfen, besser zu verstehen, wie ihre Anlage funktioniert und sich in die Gesamtstruktur des Unternehmens einfügt. Digitale Zwillinge können Arbeitsabläufe, Prozesse und Lieferketten modellieren, und eine Kombination kann es Managern ermöglichen, aus ihrer Anlage herauszuzoomen und den Warenfluss von Lagern und Lieferanten zu beobachten.

Dieselbe Technologie kann es Managern auch ermöglichen, die Bewegung einzelner Komponenten und Artikel in der gesamten Anlage „hineinzuzoomen“ und zu sehen. RFID-Tracker und ähnliche Geräte, die an einer Palette oder einem Teil angebracht sind, können Managern ein Bild davon vermitteln, wie Waren durch ihr Werk und den Herstellungsprozess transportiert werden.

Daten aus diesen Systemen können auch dazu beitragen, die Rückverfolgbarkeitsinitiativen eines Standorts zu verbessern. Die richtigen Informationen können die Ausgangsmaterialien und Herstellungsbedingungen für jeden Artikel bestimmen, der die Produktionslinie verlässt.

Hersteller, die Probleme mit einer bestimmten Charge oder einem Satz von Artikeln vermuten, können Manager die Produktionsdaten überprüfen lassen, um die am wahrscheinlichsten betroffenen Dinge zu identifizieren und so den Umfang eines Rückrufs zu verringern.

Verwendung digitaler Zwillinge zur Rationalisierung von Prozessen in Fertigungsanlagen

Digitale Zwillinge sind möglicherweise eines der besten Werkzeuge, die Hersteller haben, um sich an neue Marktbedingungen anzupassen.

Manager können die Technologie nutzen, um Daten, die von einer IIoT-Flotte erfasst oder von KI-Algorithmen analysiert wurden, effektiver zu visualisieren. Ein digitaler Zwilling kann Unternehmen auch dabei helfen, den Anlagenbetrieb zu simulieren und potenzielle Schwachstellen oder Engpässe in Arbeitsabläufen zu identifizieren.

Digitale Zwillinge könnten zu einer wesentlichen Investition für Hersteller werden, da die Marktvolatilität und die wachsende Nachfrage die Fertigungseffizienz immer wichtiger machen.