IIoT-Anwendungen erfassen die gesamte Prozesskette der Herstellung von Verbundkeramiken mit Hilfe digitaler Zwillinge
Bauteile aus Verbundkeramiken müssen höchsten Qualitätsstandards genügen. Grund genug, nicht nur das fertige Endprodukt einer eingehenden Qualitätskontrolle zu unterziehen, sondern den gesamten Fertigungsprozess mit modernster Technik zu überwachen und zu optimieren. Das ist Inhalt des kürzlich gestarteten Forschungsprojeks ProDenker, an dem inno-focus beteiligt ist.
Alles beginnt mit dem Digitalen Zwilling
Dreh- und Angelpunkt aller modernen IIoT-Anwendungen (Industrial Internet of Things) sind sogenannte Digitale Zwillinge – digitale Abbilder von Werkzeugen, Maschinen, Werkstücken etc. Dank Sensorik in den Produktionsanlagen liefern Digitale Zwillinge zusätzlich zu den vordefinierten Soll- ständig auch aktuelle Ist-Werte. So lassen sich per Computeranwendung – teilweise sogar in Echtzeit – Werkzeugverschleiß oder Herstellungsprozesse mitverfolgen.
Unter Einsatz von Spezialsoftware oder KI-Komponenten können daraus sogar Prognosen erstellt oder Optimierungen abgeleitet werden. Für Unternehmen liegt hier ein kraftvoller Hebel für Kosteneinsparungen, neue Geschäftsmodelle, einen digitalisierten Kundenservice oder die zweifelsfreie Klärung von Gewährleistungsfragen.
So geschieht es beispielsweise bereits im Rahmen des Forschungsprojektes MAI ILQ2020 zwischen den Partnern BMW und HUFSCHMIED. Beide tauschen über eine sichere IIoT-Plattform ausgewählte Daten miteinander und geben einander so Einblick in ihre Produktion: Das Ergebnis ist vor allem mehr Verständnis für die Prozesse des anderen, was Verbesserungen am Werkzeug und dessen Anwendung zur Folge hat. „Verbesserungen“ – das sind in diesem konkreten Fall unter anderem Einsparungen in Höhe von 20 Prozent oder mehr. Den wissenschaftlichen Nachweis dafür hat das Fraunhofer FIT im Rahmen des Projekts erbracht.
Vertrauen, Sicherheit und „transparente Intransparenz“
In allen IIoT-Anwendungen zentral: Sicherheit und Vertrauen. Mit Hilfe Digitaler Zwillinge Daten zu teilen, ist das eine. Dabei die Sorge um Verlust des eigenen Know-hows zu überwinden, das andere.
Gelingen kann dies über vertrauenswürdige Betreiber der IIoT-Hubs, zum Beispiel unabhängige Dritte. Außerdem müssen die Plattformen Sicherheitsprinzipien umsetzen, die Datensouveränität der Partner gewährleisten und es mittels Rechtemanagement ermöglichen, Sichtbarkeitseinstellungen für sensible Daten fein abzustimmen.
Schließlich benötigt ein Hub noch das, was wir „transparente Intransparenz“ nennen, also das gegenseitige Wissen darüber, dass nicht alle Daten, die existieren, auch geteilt werden. Alle genannten Prinzipien sind in unserer Kollaborationssoftware innoecos, die unseren IIoT-Hubs zugrunde liegt, und unsere IIoT-Anwendungen implementiert. Des Weiteren schaffen gängige Regularien wie die DSGVO, AGBs, Verträge der Partner untereinander sowie Zertifizierungen, z. B. nach ISO 27001, die notwendige Rechtssicherheit.
Digitale Zwillinge vernetzen
Das kürzlich gestartete Projekt ProDenker geht nun über MAI ILQ2020 hinaus. Bislang waren die fertigen Werkstücke den digital aufgezeichneten Arbeitsprozessen im Nachhinein nicht mehr zuordenbar. Diese Brücke schlägt nun das neue Projekt. Dank der Erfassung der gesamten Wertschöpfungskette, vom Rohmaterial über die additive Fertigung bis hin zur Endbearbeitung spielen die Daten zusammen: Besonders hervorzuheben ist die Tatsache, dass Simulationen nun auf tatsächlichen Ist-Werten basieren können. Das steigert die Sicherheit der Bauteile, hilft, Fertigungsprozessketten zu optimieren und wird sich positiv auf die Fertigungskosten auswirken.
Text: Theresa Höhn
Dieser Text erschien im Magazin CU reports Ausgabe #01/2021.