Der sogenannte digitale Zwilling ist mittlerweile ein gängiger Begriff, doch jeder versteht etwas anderes darunter. Daher möchte ich heute etwas Licht ins Dunkel bringen und als Beispiel für einen digitalen Zwilling die modulare Laser-Gravurmaschine vorstellen. Wir wollten sie auf der Hannover Messe ausstellen, die leider abgesagt wurde. Vielleicht möchtet ihr euch stattdessen auf unserer virtuellen Messe umsehen, den Dialog Days? Dort findet ihr die Maschine im Ausstellungsbereich.

Industrie 4.0 – das ist die Produktion der Zukunft. Alles wird „smart“, nicht nur das „phone“ und die „watch“, auch unser Arbeitsalltag verändert sich im Rahmen der Digitalisierung rasant. Wir halten euch auf dem Laufenden darüber, was die vierte industrielle Revolution eigentlich bedeutet. Anhand von praxisnahen Beispielen erklären wir, wie wir den Weg der digitalen Transformation Richtung Zukunft beschreiten.

Definition: der digitale Zwilling

„Digitaler Zwilling“ – das ist kein eindeutig definierter Begriff. Früher bezeichnete man damit das digitale Abbild realer Objekte in einem CAD-Umfeld. CAD ist die englische Abkürzung für „computer-aided design“ und heißt übersetzt „rechnerunterstütztes Konstruieren“. Bevor ein Objekt gebaut wird, entsteht es zunächst virtuell.

Industrie 4.0 setzt voraus, dass Produkte, Maschinen und Prozesse digital beschrieben sind, sie also als digitaler Zwilling vorliegen und sich intelligent vernetzen. Der Begriff transportiert die Idee gut, greift aber vor allem in der globalen Umsetzung nicht weit genug. Daher hat die Plattform Industrie 4.0 die Bezeichnung „Verwaltungsschale“ definiert, die ein exaktes und weltweit gleiches Verständnis erzeugt. Die Verwaltungsschale ist die Grundlage für Industrie 4.0 und kann folgendermaßen beschrieben werden:

  • Sie ist eine vollständige, anwendungsunabhängige digitale Beschreibung.
  • Sie wird häufig synonym zum Begriff „digitaler Zwilling“ verwendet.
  • Sie begleitet das Objekt über den gesamten Lebenszyklus.
  • Sie ist die Schnittstelle zwischen Komponenten wie Sensoren und Aktoren und der Industrie-4.0-Welt.
  • Dank ihr können Gegenstände wie Maschinen oder Bestellungen in die Industrie 4.0 integriert werden.
  • Mit ihr ist eine standardisierte Kommunikation in Wertschöpfungsnetzwerken über Unternehmensgrenzen hinweg möglich.

Projekt: digitales Typenschild

Ein vollständiges und aktuelles Abbild einer komplexen Maschine zu erstellen, ist aktuell mit viel Aufwand verbunden. An diesem Beispiel kann man deutlich machen, welche Vorteile die Verwaltungsschale hat. Dazu wurde das Projekt des digitalen Typenschilds ins Leben gerufen. Treiber sind der ZVEI (der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie) und die Helmut-Schmidt-Universität Hamburg. Ziel ist es, bislang im Einsatz befindliche Typenschilder vollständig zu digitalisieren. Das wird vielfältige Services für den Maschinenbetreiber ermöglichen, der auf alle Daten in einer standardisierten Form zugreifen kann. Die produktbegleitende Dokumentation in gedruckter Form soll vollständig entfallen. Der herstellerübergreifende Standard spart Zeit und Kosten, ist weltweit verfügbar, immer aktuell und nachhaltig.

Die Definitionen entstehen im ZVEI-Projekt „Digitales Typenschild“. Das Teilprojekt „AssetLife” von Phoenix Contact erarbeitet die technischen Grundlagen dafür. Um das besser zu verstehen, möchte ich euch zunächst die Laser-Gravurmaschine vorstellen.

Laser-Gravurmaschine

Modulare Fertigung der Losgröße eins

Die Produktion der Losgröße eins zu den Kosten der Massenfertigung ist bereits Realität. Wie wir das in unserer Fertigung umsetzen, zeigt sich im Kleinen an der im hauseigenen Maschinenbau entwickelten Laser-Gravurmaschine. Sie beschriftet in Material und Größe sehr unterschiedliche Produkte individuell nach Kundenwunsch. Über Smart Devices oder RFID-Karten legen wir Aufträge an. Mit der Eingabe der gewünschten Beschriftung wird automatisch ein Auftrag generiert. Für hohe Flexibilität ist die für den Messeauftritt konzipierte Maschine modular aufgebaut.

Projekt AssetLife

Mit dem Pilotvorhaben „AssetLife“ erwecken Bosch Rexroth und Phoenix Contact den digitalen Zwilling zum Leben. Das zeigt sich an Produkten wie dem in der Laser-Gravurmaschine eingebauten Netzteil. Über dessen Zwilling bzw. die Verwaltungsschale wird dabei der gesamte Lebenszyklus des Produkts abgebildet. Die Beispielanwendung zeigt Funktionen des digitalen Zwillings, die ausgehend von der Idee des Herstellers über das Design und Engineering bis zum Betrieb und Service des Produkts reichen. Von dem Pilotvorhaben erwartet man hohe Einsparpotenziale für die Inbetriebnahme sowie für den Betrieb und Servicefall. Ziele sind die Demonstration und Erprobung von Produkten, die sich als Betriebsmittel in einer realen Maschine befinden. Der Fokus des Projekts liegt auf dem Netzteil Quint Power in bestimmten Lebenssituationen, was die Komplexität des Themas einschränkt und umsetzbar macht.

Der digitale Zwilling der Laser-Gravurmaschine

Das nächste Beispiel ist das digitale Abbild der gesamten Laser-Gravurmaschine. Anschaulich zeigt die Verwaltungsschale der Maschine statische Informationen und verbaute Artikel inklusive Seriennummern. Auch dynamische Informationen wie aktuelle Prozessdaten oder Energieverbräuche zeigt der digitale Zwilling an. Damit ist absolute Transparenz möglich. Das Projekt zeigt auch auf, wie die automatisierte Verbindung zwischen der physikalischen Welt und der Verwaltungsschale funktioniert: Die Identifizierung erfolgt über einen QR-Code auf der Front des Produkts bzw. der Maschine. Das Scannen des QR-Codes leitet den Nutzer direkt zur Verwaltungsschale. Hier stehen alle Daten herstellerübergreifend zur Verfügung.

Für mehr Informationen zu den Themen Industrie 4.0 und Smart Factory, schaut auch in diesem Beitrag vorbei.

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