Die Welt bewegt sich auf eine Ära effizienter Geschäftsabläufe zu, die durch Automatisierung angetrieben werden. Dies war eine der Kernaussagen von Paul Browning, CEO von Mitsubishi Hitachi Power Systems, auf der gerade abgeschlossenen CERAWeek 2019 in Houston. Paul Browning, der als Hauptredner zum Thema „Agenda der digitalen Transformation“ auftrat, sprach über Mitsubishis Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI), maschinellem Lernen und digitalen Zwillingstechnologien, um das weltweit erste autonome Kraftwerk zu schaffen. Er beendete seine Rede mit den Worten: „Mitsubishi baut das erste autonome Kraftwerk der Welt, das in der Lage ist, sich selbst zu heilen.
Der Einsatz von Technologien für die digitale Transformation zur Beseitigung von Ausfallzeiten und zur Verringerung ungeplanter Stillstände sind nur einige der Möglichkeiten, die sich mit Technologien des digitalen Zwillings realisieren lassen. Tatsächlich spielt die Fähigkeit zur Virtualisierung von Arbeitsbereichen und komplexen Systemen eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung der intelligenten Fabrik und der Revolution der Industrie 4.0, von der die meisten Branchen träumen. Denn keine andere aufstrebende Technologie hat das Potenzial, die Kluft zwischen der physischen, von Maschinen gesteuerten Welt und der virtuellen Welt so zu überbrücken wie der Digitale Zwilling. Aus diesem Grund wird der Markt für digitale Zwillinge bis 2025 einen Wert von rund 26 Milliarden US-Dollar haben.
Während die Zahlen die wachsende Akzeptanz von Digitalen Zwillingslösungen verdeutlichen, sind viele Unternehmen etwas skeptisch, was die Umsetzung und die Vorteile angeht. Aus diesem Grund werden praktische Fallstudien benötigt, um die Anwendung des Digitalen Zwillings zu beleuchten und zu zeigen, wie andere davon profitiert haben.
Die wichtigsten Vorteile der Digital Twin Technology
Das Geschäftsmodell der Industrie 4.0 stützt sich auf Daten, um Geschäftsprozesse zu automatisieren. Der digitale Zwilling wiederum schafft die perfekte Umgebung für die Erfassung von Daten aus jedem Aspekt des Fertigungsprozesses für Analysen und Simulationen. Wenn die Daten genau erfasst werden und ein Digitaler Zwilling entworfen wird, können Systemintegratoren, Datenanalysten und andere Beteiligte die Daten nutzen, um die Geschäftspolitik zu steuern und Entscheidungsprozesse zu verbessern. Zu den Vorteilen, die Industrie 4.0 und Hersteller von Digitalen Zwillingen haben, gehören:
Verbesserte Anlagenleistung – Der Schlüssel zur Automatisierung ist die Fähigkeit, auf alle Informationen zuzugreifen und sie zu quantifizieren, die in einem Fertigungsprozess und in der Produktion anfallen. Die Technologien des Digitalen Zwillings ermöglichen es den Herstellern, Daten von den Sensoren und eingebetteten Systemen zu sammeln, die in einer Produktionsstätte integriert sind. Der digitale Zwilling geht noch einen Schritt weiter, indem er physische Fertigungsprozesse nachbildet und eine digitale Umgebung schafft, in der diese Prozesse bewertet werden können.
Wenn die erforderlichen Daten über Ausrüstung, Maschinen, Materialhandhabung und Produktionszyklen vorhanden sind, können Hersteller Richtlinien entwickeln und Simulationen durchführen, um zu ermitteln, wie effizient sie sind. Sobald sie festgelegt sind, können die Fertigungsrichtlinien und -vorschriften in den Betrieben angewendet werden. Dies bietet großen Unternehmen eine kostengünstigere Möglichkeit, die Auswirkungen von Entscheidungen auf das Produktivitätsniveau zu ermitteln .
Eine DHL-Studie über die Bedeutung von Digital Twin für die Verbesserung der Anlagenleistung beleuchtet den Einsatz von Digital Twin durch Iveco-Lösungen zur Optimierung der Schweißfunktionen . Die Iveco-Produktionslinie kämpfte mit ständigen Ausfällen ihrer Schweißkomponenten, die die Produktion verzögerten. Die Ursache für diese Ausfälle wurde auf ein Lamellenpaket zurückgeführt, das sich ständig abnutzte. Um die Leistung von zu verbessern und die Ausfallzeiten zu reduzieren, entwickelte Iveco ein Digital Twin Modell seiner Fertigungslinie/
Das Modell Digital Twin half Iveco, die verschiedenen Schweißkonzepte und Anforderungen sowie deren Auswirkungen auf das Lamellenpaket zu verstehen. Mithilfe der Simulation und des maschinellen Lernens entwickelte Iveco ein optimales Schweißverfahren, das die Wahrscheinlichkeit von Bauteilausfällen vorhersagen kann, um diese zu reduzieren.
Vorausschauende Wartung – Einer der Vorteile der Entwicklung eines Digitalen Zwillings von Fertigungshallen oder -anlagen ist die Möglichkeit, vorausschauende Wartung in Geschäftsmodelle zu integrieren. Die vorausschauende Wartung umfasst die Vorhersage eines Komponenten- oder Maschinenausfalls und die Ergreifung präventiver Maßnahmen, um einen Ausfall zu verhindern. Die Technologie des Digitalen Zwillings hat eine Umgebung geschaffen, die eine vorausschauende Wartung über verschiedene Systeme hinweg ermöglicht.
Wieder einmal dient das Kraftwerk von Mitsubishi Hitachi Power System als Beispiel dafür, wie die Technologie des digitalen Zwillings die vorausschauende Wartungspolitik in Industrie 4.0 vorantreiben kann. Das von Mitsubishi entwickelte Digital Twin-Modell gibt Kraftwerken die Möglichkeit, Sensoren und andere Parameter zu überwachen, die das Leistungsniveau der Anlage bestimmen. Bei der Anwendung lieferte der Digitale Zwilling zusammen mit KI und maschinellem Lernen Erkenntnisse über den besten Zeitpunkt für die Planung von Wartungsaktivitäten ohne Unterbrechung der Produktion.
Zu den Vorteilen, die Mitsubishi aus dem Einsatz der Digital Twins gezogen hat, gehören eine effizientere Art und Weise, fehlerhafte Komponenten zu erkennen, und eine Wartungskultur, die Ausfallzeiten reduzierte. Die autonome Anlage war auch in der Lage, eine Selbstdiagnose durchzuführen und festsitzende Ventile zu reparieren, die die Stromerzeugung beeinträchtigten. Intelligente Anlagen können die Vorteile des Digitalen Zwillings nutzen, um eine vorausschauende Wartungskultur voranzutreiben, die die Verschwendung von Ressourcen und die durch fehlerhafte Anlagen verursachten Ausfallzeiten beseitigen wird.
Erweiterte Steuerung komplexer Systeme oder Prozesse – Digitale Zwillings-Ökosysteme bieten eine Möglichkeit, komplexe Systeme und Prozesse auf eine Weise zu steuern, wie es andere traditionelle Technologien nicht können. Dies liegt daran, dass KI, maschinelles Lernen und Simulationen auf die digitale Umgebung angewandt werden können, wodurch Unternehmen weiter sehen können. Mit dem digitalen Zwilling wird der Kontrollprozess, der den Vergleich der Systemleistung mit festgelegten Standards, die Entdeckung von Abweichungen und die Entwicklung von Korrekturmaßnahmen umfasst, auf ein höheres Niveau gehoben. Dies macht ihn zu einer großartigen Ressource für die Forschung im Bereich Industrie 4.0.
Ein Beispiel dafür, wie digitale Zwillinge die fortschrittliche Steuerung komplexer Systeme ermöglichen , ist der Einsatz von digitalen Zwillingslösungen durch das National Energy Technology Laboratory (NETL) des US-Energieministeriums. Der Digitale Zwilling der Anlage (NETL) wurde zur Erforschung des Einsatzes von Kohlendioxid in Kraftwerken als Ersatz für die gefährlichen Kohlekraftwerke eingesetzt, die derzeit im Einsatz sind. Der Digitale Zwilling hat auch das Sensornetzwerk des Kraftwerks abgebildet, um dessen Nutzung zu optimieren.
Der vom Forschungsteam erstellte Digitale Zwilling diente als virtuelle Testumgebung für die Analyse von Betriebsbeziehungen und deren Auswirkungen auf die Stromerzeugung. Zu den Vorteilen des Digitalen Zwillings gehörte in diesem Fall eine kostengünstigere und effektivere Methode zur Analyse von Phänomenen im Steuerungsprozess und zur Verringerung von Ausfallzeiten. Die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Anlage und die Optimierung der Ressourcennutzung wurden ebenfalls als Vorteile hervorgehoben.
Erleichterung des Schulungs- und Einarbeitungsprozesses – Die Zukunft der Industrie 4.0 wird durch neue Technologielösungen wie das industrielle Internet der Dinge (IIoT), IoT, automatisierte Fahrzeuge und Anlagen vorangetrieben. Um die Vorteile von Industrie 4.0 effektiv nutzen zu können, müssen ältere und neue Mitarbeiter darauf vorbereitet werden, in einer intelligenten Anlage zu arbeiten. Digitale Zwillinge von Anlagensystemen und -prozessen bieten eine virtuelle Umgebung, in der die Mitarbeiter betriebliche Abläufe kennenlernen können.
In einer Fallstudie, die in einem Automobilwerk durchgeführt wurde, wurde den Mitarbeitern der Reparatur- und Montageprozess in einer virtualisierten Umgebung und anhand von Handbüchern vermittelt. Am Ende der Schulung bevorzugten die Mitarbeiter die Option des Lernens in virtualisierten Umgebungen und behielten mehr Informationen im Vergleich zum Lernen mit physischen Handbüchern. Das bedeutet, dass der praxisnahe Lernansatz, der durch die Digital Twin-Technologie gefördert wird, eine bessere Umgebung für das sichere Erlernen komplexer Prozesse schafft.
Profitieren Sie von den Vorteilen der digitalen Zwillinge
Durch die Kombination von Digital Twin-Technologie und Cloud Computing sind die von ihr angebotenen Dienste für Design, Emulation, Planung, Analyse und Simulation für Endnutzer noch erschwinglicher geworden . Kleine und mittelständische Unternehmen können nun auf Digital Twin-Lösungen zugreifen, um komplexe Probleme zu lösen. Das bedeutet, dass Digital Twin als Service langsam aber sicher zu einer Option für Unternehmen wird, die es zu erkunden gilt. Sie können mehr über die Möglichkeiten von Digital Twin für Ihr Unternehmen erfahren, indem Sie sich an die erfahrenen Ingenieure von Simio wenden.