Einerseits trauen wir unseren Technologien alles zu, andererseits sind wohl die meisten von uns noch immer, oder immer wieder, fasziniert von der Bandbreite der virtuellen Möglichkeiten. Digitale Zwillinge oder virtuelle Modelle lassen sich heute von der komplexen Anlage bis hin zum menschlichen Herzen erzeugen. Realistisch, auf stets aktueller Datenbasis und dazu günstiger als reale Prototypen. Viele Unternehmen, gerade aus dem produzierenden Gewerbe und mit testintensiven Produkten, beschäftigen sich mit den Vor- und Nachteilen der Technologie und suchen nach Möglichkeiten, den für sich besten Weg zum virtuellen Abbild zu finden.
Fünf bekannte Komponenten bilden die Basis für die erfolgreiche Implementierung
IT-Systeme und ihre Leistungsfähigkeit bestimmen sicher zu einem großen Teil den Fortschritt, allerdings nicht ohne Kontext, denn: Je moderner die Prozesse gestaltet werden, desto mehr geht die Veränderung weg von einer rein technologischen und hin zu organisatorischen und methodischen Neuerungen. Von einem seriellen Prozess, in dem zunächst die Mechanik entwickelt und dann die restlichen Disziplinen wie Elektrik, Elektronik, Hydraulik und Pneumatik an diese „angedockt“ wurde, geht es über parallelisierte Abläufe hin zu voll integrierter Zusammenarbeit auf Plattformen.
Der Digitale Zwilling ist das Ergebnis dieser Zusammenführung. Fünf Komponenten, die jeweils für sich genommen bereits Herzstück optimierter Entwicklungen und Produktionsabläufe sind, entwickeln im Zusammenspiel eine Wirkung, die größer ist als die Summe der Teile:
Produktlebenszyklusmanagement (PLM)-Systeme sind der Backbone für die Daten der Konstrukteure. Damit bildet PLM die Basis des digitalen Zwillings. Viele Unternehmen sind hier auch entsprechend weit fortgeschritten und haben PLM-Systeme implementiert. Jetzt geht es darum das volle Potential des PLM-Systems auch zu heben. Denn nicht immer werden bereits alle Funktionalitäten genutzt, teilweise tun sich gerade kleinere Unternehmen noch schwer ihr System im Regelalltag für mehr als nur CAD-Datenablage zu nutzen und stattdessen wirklich alle Daten, die im Konstruktionsprozess entstehen, hier zusammenzuführen, beispielweise Berechnungen, Simulationen und die Dokumentation der Konstruktionsabsicht.
Sind jedoch alle Bestandteile des Produkts in das Produktdatenmodell des PLM-Systems integriert und gleichwertig repräsentiert, ist das die ideale Ausgangsbasis für den Zwilling.
Model Based Systems Engineering (MBSE), mit dem sich das funktionale Verhalten des Produkts und seiner Bauteile definieren lässt ist eine weitere Methode, die produzierende Unternehmen, gerade in hoch komplexen Umfeldern einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil sichern kann. Komplexe Produkte lassen sich mit MBSE klarer definieren und im Verlauf der Entwicklung überwachen. MBSE ist die Basis für den automatisierten Abgleich von Requirements, also dem Lastenheft, und dem tatsächlichen Verhalten des Produkts zu einem gegebenen Zeitpunkt der Entwicklung.
Beim 3DEXPERIENCE Forum 2018 in Göttingen gaben einige Unternehmen Einblick in den Stand ihrer Projekte, Best-Practices und Learnings.
Simulation ist eine weitere Schrittmachertechnologie, die dem Digitalen Zwilling einen großen Zusatznutzen bringt. Hier kommen Geometrie, Materialien und funktionales Verhalten zusammen, um am virtuellen Objekt das spätere Verhalten des realen Produkts analysieren zu können. Je mehr Daten und Details berücksichtigt werden können, desto realistischer ist das Simulationsszenario – Simulation ohne komplette Datenbasis ist per se ungenau. Im besten Fall lassen sich dagegen Fehler und Qualitätsprobleme schon sehr frühzeitig erkennen – hier steckt der wahre Wert des Digitalen Zwillings. Zur Bedeutung der Simulation im Zusammenhang mit dem digitalen Zwilling findet sich hier ein interessantes Videointerview.
Bisher waren alle Daten virtuell, doch mit der Integration des Internet der Dinge (IoT) kommt die Welt der realen, aktuellen Daten ins Spiel. Denn Messdaten aus dem realen Einsatz ermöglichen es dem Entwickler, sein virtuelles Produkt dem realen Umfeld auszusetzen. Sehr wichtig sind diese Realdaten auch, wenn es um das Bugfixing oder die Erweiterung der im Produkt und in den Produktionsanlagen laufenden Software geht.
Die ersten Punkte betreffen vor allem technische Gesichtspunkte, zu einem echten Zwilling gehören jedoch auch kaufmännische und Logistikdaten. Die Zusammenführung dieser und aller anderen Daten erfordert eine übergreifende Plattform. Dort werden die Datenströme nicht nur zusammengeführt, sondern auch so aufbereitet, wie sie jeder am Prozess Beteiligte benötigt. Die Plattform ist sozusagen der zentrale Knotenpunkt, der den digitalen Zwilling erst komplett macht.
Die Studie von LNS Research zum Thema „Forging The Digital Twin In Discrete Manufacturing“ greift im tieferen Detail auf, dass und warum Unternehmen, die eine oder mehrere der genannten Komponenten nutzen, besser vom digitalen Zwilling profitieren als andere. Zum kompletten E-Book geht es hier.
