Die steigende Nachfrage nach schnelleren und qualitativ hochwertigeren Produkten stellt die Automatisierungsbranche vor immer komplexere Herausforderungen. Da virtuelle Inbetriebnahme und digitale Fertigung immer mehr Verbreitung finden, müssen Maschinenbauer ihre Konstruktionsprozesse optimieren, um Produktivität und Rentabilität zu steigern. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen sich Unternehmen an diese sich ändernden Anforderungen anpassen und fortschrittliche Technologien akzeptieren. Bei IDM-Systems Zrt. bieten wir für diese Herausforderungen eine fortschrittliche digitale Zwillingsmethodik, die integrierte und zukunftssichere Lösungen bietet.
Was ist ein mehrstufiger digitaler Zwilling?
In der Welt der cyber-physikalischen Systeme sprechen wir oft von digitalen Modellen, digitalen Schatten und digitalen Zwillingen. Nach dem Konzept des digitalen Zwillings wird zwischen dem physischen System und seinem virtuellen Abbild eine Verbindung durch einen kontinuierlichen Datenfluss hergestellt – hier kommt die virtuelle Inbetriebnahme ins Spiel. Diese Technologie ist bereits heute weit verbreitet, insbesondere in der Automobilindustrie. Bei IDM-Systems Zrt. haben wir dieses Konzept weiterentwickelt, das aus zwei Hauptelementen besteht: dem sogenannten Digital Asset Twin und dem sogenannten Operational Twin.
- Digital Asset Twin: Ein periodisch (nach Bedarf) ausgeführtes, funktional validiertes 3D-Modell mit den für den Betrieb erforderlichen virtuellen Peripheriegeräten (z. B. HMI, SPS, Roboterprogramm). Dieses Modell ermöglicht die Ausführung echter SPS-, Roboter- und HMI-Programme und eignet sich daher hervorragend für die klassische virtuelle Inbetriebnahme (Testen und Optimieren von SPS-Programmen) sowie für Schulungszwecke. All dies wird ständig auf dem neuesten Stand gehalten und mit dem realen Betrieb synchronisiert. Übersetzt mit DeepL.com (kostenlose Version)
- Operational Twin: Ein datenbasiertes, logisches Doppel, das kontinuierlich und synchron mit dem realen System läuft. Es unterhält eine Echtzeit-Datenverbindung zum physischen System und enthält Module wie Predictor, Energy Optimizer und Correlation Explorer, um die aus den Daten gewinnbaren Informationen zu maximieren.
Diese beiden Modelle sind über einen Rahmen und mehrere Schnittstellen eng miteinander verbunden und bilden ein funktionales, integriertes System. Die so integrierten Echtzeitdaten in großer Menge ermöglichen es dem System, mit den übergeordneten SCADA- und MES-Systemen der Fabriken zu kommunizieren.
Die wichtigsten Vorteile mehrstufiger digitaler Zwillinge
Der Einsatz von mehrstufigen digitalen Zwillingen bietet erhebliche Vorteile.
Die Digital Asset Twin ermöglicht einen schnelleren Start, sorgt für eine bessere Vorbereitung und Schulung des Personals (Bediener, Wartungstechniker, Programmierer) und ermöglicht die Durchführung von „Was-wäre-wenn“-Analysen an bestehenden Produktionslinien. Darüber hinaus erleichtert es die Bewertung der Auswirkungen logischer Entscheidungen und die virtuelle Validierung, noch bevor physische Änderungen vorgenommen werden.
Das Operational Twin verwendet große Mengen an Echtzeitdaten und unterstützt damit die datengesteuerte Entscheidungsfindung (z. B. bei der Verkürzung von Zykluszeiten und der Prozessoptimierung).
Verbessert die Effizienz, erhöht die Flexibilität des Systems und unterstützt die kontinuierliche datengestützte Überwachung.
Ausblick
Insgesamt integriert das Konzept einen klaren Datenfluss, der dank seines modularen Aufbaus leicht um weitere Module erweitert werden kann, während gleichzeitig die Konsistenz der Daten gewährleistet und datenbasierte Zusammenhänge und Korrelationen aufgedeckt werden. Es unterstützt die Modellierung komplexer Beziehungen und fördert so Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz. In enger Zusammenarbeit mit dem COPA-DATA Zenon SCADA-System verbessert es das Kundenerlebnis, ermöglicht die Vorabschulung von Bedienern und Wartungstechnikern und steigert die Leistung. Darüber hinaus unterstützt es die vorab optimierte Planung und Entwicklung des Systems, um eine effiziente Integration, einen schnellen Start und einen Echtzeit-Datenaustausch zu gewährleisten. Schließlich kann das Modell durch die Nutzung großer Datenmengen mit KI- und maschinellen Lernmodulen weiterentwickelt werden, um die Leistung des realen Systems noch weiter zu verbessern.
Die Entwicklung digitaler Zwillinge revolutioniert Branchen durch Echtzeitüberwachung, vorausschauende Wartung und Prozessoptimierung. Das mehrstufige Konzept digitaler Zwillinge der nächsten Generation verspricht noch größere Möglichkeiten mit fortschrittlicheren Simulationsfunktionen und einer tieferen Integration zwischen verschiedenen Systemen. Mit der Weiterentwicklung dieser Technologie werden weitere Innovationen in der Produktion vorangetrieben, die Effizienz gesteigert, Kosten gesenkt und noch präzisere datengestützte Entscheidungen für zukünftige Entwicklungen ermöglicht.
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