Was ist eigentlich ein digitaler Zwilling?

Digitalisierung, Industrie 4.0 und Internet of Things (IoT) sind die Begriffe der Stunde und in aller Munde. Doch was ist eigentlich ein digitaler Zwilling? Wozu dient er und was kann er?

Die Digitalisierung ist auch in der produzierenden Industrie angekommen: Die Hersteller müssen ihre Produkte immer schneller und individualisierter auf den Markt bringen. Der Kunde konfiguriert sein Produkt – zum Beispiel ein Auto - online und will es dann so schnell wie möglich geliefert bekommen. Flexibilität der Hersteller ist gefordert und trotz der zunehmenden Produkt- und Prozessvielfalt darf die Fertigung nicht mehr an Zeit, Energie und Ressourcen verbrauchen als bisher. Daher müssen alle Innovationen rund um die Digitalisierung auch immer einen Beitrag zu mehr Effizienz leisten – vom Produktdesign über die Produktionsplanung und das Engineering bis hin zu Inbetriebnahme, Betrieb, Service und Modernisierung von Anlagen.

Genau an diesem Punkt setzt das Konzept des digitalen Zwillings an. Ein digitaler Zwilling ist nichts anderes als eine digitale Kopie eines realen Objekts. Das kann zum Beispiel das digitale Abbild einer Anlage sein, aber auch Produkte oder sogar Bauten können digitale Zwillinge haben.

Produktion verdreifacht

So kann beispielsweise ein digitaler Zwilling einer Turbinenschaufel bereits vor der physischen Herstellung auf Herz und Nieren virtuell geplant und getestet werden. Mit Hilfe leistungsstarker Software werden Windströmungen, Hitzeeinwirkungen und deren Einfluss auf die Turbinenschaufel simuliert. Aufgrund dieser Daten wird die Turbinenschaufel dann optimiert. Ideen können also vor der eigentlichen Realisierung eingebracht, geprüft und weiterentwickelt werden. Dies spart viel Zeit und Geld.

Ein gutes Beispiel dafür ist Maserati. Der traditionsreiche italienische Sportwagenhersteller aus Turin stand vor der Herausforderung, die Markteinführungszeit bei gleichbleibend hohen Qualitätsstandards zu verkürzen. Maseratis Devise hierbei: Die Digitalisierung beginnt beim Design eines Produkts. Deshalb entwirft, simuliert und testet der Konzern seine Autos mit der CAD-Software NX.

So wurde vom neuen Maserati Ghibli vor der Produktion ein digitaler Zwilling erstellt. Dieser besteht aus tausenden Einzelteilen, deren Zusammenspiel im Rechner simuliert wurde, bevor der erste Prototyp gebaut wurde. Das Resultat: Die Entwicklungszeit verkürzte sich von 8 auf 5 Jahre und Maserati kann nun in derselben Zeit 3 Mal so viele Autos produzieren wie bisher.

Film anschauen:
https://www.youtube.com/watch?v=o8S7MZvmNQY

Simulation einer Produktionsanlage

Natürlich kann auch eine Produktionsanlage komplett virtuell simuliert werden. Mit dem digitalen Anlagen-Zwilling lässt sich die ganze Produktherstellung über den gesamten Lebenszyklus simulieren. Über eine Cloud-Anbindung wird die Auswertung der Daten ermöglicht. Die sensiblen Produktionsdaten werden dabei von einem umfassenden Industrial-Security-Konzept geschützt. Ein Beispiel dafür ist die Zusammenarbeit von Siemens und Adidas bei der digitalisierten Fertigung von Sportartikeln. Dazu werden Abläufe in der Adidas-"Speedfactory" am digitalen Zwilling simuliert, getestet und optimiert. Die Verbindung von virtueller und realer Welt verkürzt so die Markteinführungszeiten, erlaubt mehr Flexibilität sowie eine verbesserte Qualität und Effizienz in der Produktherstellung.

Der digitale Zwilling eröffnet so in der Industrie ein riesiges Potenzial für die Qualitäts- und Effizienzsteigerung durch die bessere Dokumentation von Prozessen und Maschinen. Künftig wird jeder Hersteller genau wissen, welche Komponente mit welchen Merkmalen in welchem seiner Produkte wie verbaut worden ist – und kann so zielgerichtet auf Probleme reagieren und Prozesse optimieren.

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