• Was sind digitale Zwillinge (Definition)?
  • Was können sie für Ihre Produktion leisten?
  • Wie werden sie in der Einzel- und Serienfertigung eingesetzt?
  • Wie können Sie profitieren?

Definition digitaler Zwilling

Ein digitaler Zwilling ist das digitale Abbild eines physischen Objekts. Dies kann ein Werkzeug, Werkstück, eine Maschine oder auch ein Prozess sein.

Der digitale Zwilling (selten auch Verwaltungsschale) enthält alle verfügbaren Daten, die aus Vermessung, Sensorik etc. stammen können. Die Daten zu den digitalen Zwillingen werden üblicherweise in ein IIoT-Hub (Industrie-4.0-Plattform) eingespeist. Neben den definierten Soll-Daten enthält ein digitaler Zwilling auch immer die aktuellen Ist-Daten.

Wo kommen digitale Zwillinge vor?

Unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ ist die Digitalisierung und Vernetzung der Industrie bereits seit einigen Jahren ein wichtiges Thema in der Produktion. Unternehmen wollen den Output ihrer Produktion optimieren, günstiger und schneller werden, Ressourcen sparen und vieles mehr. Infolgedessen schließen sie alle möglichen Datenquellen wie Anlagen, Sensoren und Konnektoren an das Industrielle Internet der Dinge an.

Diese Daten werden jeweils ihrem Ursprung zugeordnet, also beispielsweise dem Werkzeug, der Anlage oder dem Werkstück, zu dem sie gehören. Dabei entstehen zwangsläufig digitale Abbilder.

Wofür sind digitale Zwillinge gut?

Digitale Zwillinge ermöglichen es Unternehmen, ihre Arbeitsweise zu optimieren, Ressourcen zu sparen und nachhaltiger zu werden. Ein typischer Anwendungsbereich ist die Inline-Qualitätskontrolle: Bei diesem Verfahren ist eine Endkontrolle der Produkte faktisch nicht mehr erforderlich. Schon innerhalb des Produktionsprozesses erhebt die Sensrik die notwendigen Qualitätsdaten. Das spart Personalkosten und Zeit in der Endkontrolle.

Aber digitale Zwillinge können noch mehr. Beispielsweise sind für Unternehmen neue Geschäftsmodelle wie Pay-per-Use denkbar. Dabei rechnet z. B. ein Werkzeughersteller seine Produkte gegenüber dem Kunden nicht pro Stück ab, sondern nach Dauer der Nutzung. Auch für den Kundendienst sind digitale Zwillinge wertvoll. Gewährleistungsfragen werden zweifelsfrei geklärt.

Digitale Zwillinge in der Einzelfertigung

Sowohl in der Einzel-, als auch in der Serienfertigung bringen digitale Zwillinge Vorteile und heben Optimierungspotenziale. In der Einzelfertigung zielen Unternehmen insbesondere auf längere Werkzeugstandzeiten und einen effizienteren Einsatz selbiger. Inline-Qualitätskontrolle spart zudem erwiesenermaßen Arbeitszeit und kann somit den Fachkräftemangel etwas ausgleichen.

Qualitätsschwankungen im Material, z. B. Lunker (Lufteinschlüsse, die beim Guss entstehen) oder Härteunterschiede, stellt die Inline-Qualitätskontrolle fest. Damit verhindert sie, dass ein Werkstück weiterverarbeitet wird, welches aufgrund der Materialfehler möglicherweise Auschuss ist.

Digitale Zwillinge in der Serienfertigung

In der Serienfertigung gelten die Vorteile, die auch in der Einzelfertigung eine Rolle spielen. Während die Qualität sonst nur stichprobenartig überwacht wird, ist es nun aufgrund der im Herstellungsprozess erhobenen Qualitätsdaten möglich, für jedes einzelne Produkt Aussagen zu treffen. Produkte können aufgrund der Anwendungsdaten aus der weiteren Nutzung optimiert werden.

Per Barcode auf den Teilen ist es beispielsweise möglich, die physischen Objekte über mehrere Verarbeitungsschritte hinweg ihrem digitalen Zwilling zuzuordnen.

Wer profitiert von digitalen Zwillingen?

Nahezu jedes Glied der industriellen Wertschöpfungskette kann von digitalen Zwillingen profitieren. Defacto ist der Nutzen sogar besonders groß, wenn die digitalen Zwillinge unternehmensübergreifend mit Daten angereichert werden. Teilen die beteiligten Unternehmen dann die Daten bzw. machen sie über eine IIoT-Plattform für Partner sichtbar, profitieren alle Beteiligten. Daher ist es besonders wichtig, dass eine IIoT-Plattform das Know-how von Unternehmen besonders schützt.

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