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Der Weg vom digitalen Zwilling, über IIoT zur Industry 4.0

In Zeiten der Digitalisierung stehen Unternehmen der fertigenden Industrie vor unzähligen Herausforderungen: verkürzte Produktionszeiten, zunehmender Druck zur Kostensenkung und immer knappere Zeitpläne, steigende Variantenvielfalt, kleinere Fertigungslosgrößen bei gleichzeitig kürzeren Umrüstzeiten, Beschaffungsoptimierung, komplexere Logistik, Einsatz digitaler Zwillinge im Ersatzteilmanagement, optimierte Instandhaltung von Anlagen und Maschinen, u.v.m.

Gerade die Vielfalt der Produktvarianten nimmt in zahlreichen Branchen, aufgrund kontinuierlich steigender Anforderungen der fertigenden Industrie, stetig zu. Industrieunternehmen stehen dadurch vor der Schwierigkeit, ihre Maschinen, Anlagen und Roboter trotz hoher Produktvarianz kontinuierlich mit größtmöglicher Effizient einzusetzen. Um dies zu erreichen, suchen immer mehr Unternehmen nach Lösungen, ihre Systeme im Sinne von Industry 4.0 intelligent miteinander zu vernetzen. Dabei liegt die entscheidende Herausforderung vor allem darin, den richtigen Einstiegspunkt zu finden.


Wo liegt der ideale Einstiegspunkt für Industry 4.0?

Zur Beantwortung dieser Frage ist es notwendig, sich die industrielle Revolution als eine Reise vorzustellen, die viele Chancen für diejenigen bietet, die auf die richtige Strategie setzen. Die rasante Entwicklung im Bereich Maschinen- und Anlagenbau sowie der Robotertechnologie stellt hohe Anforderungen an die Simulation und die virtuelle Inbetriebnahme von Anlagen, unabhängig davon, um welchen industriellen Sektor es sich handelt. Aufgrund mangelnder Echtzeitfähigkeit und nicht vorhandener digitaler Daten können zahlreiche Prozesse und Systeme jedoch nicht ihr volles Potenzial entfalten. So kann beispielsweise eine Echtzeitsimulation daran scheitern, das keine intelligenten, digitalen Komponenteninformationen, wie z. B. Informationen über die Beschleunigung, Massenschwerpunkte, Gewicht sowie Oberflächenqualität, zur Verfügung stehen.

Die intelligenten Komponentendaten sind dabei nicht nur eine notwendige Voraussetzung für die Durchführung von Simulationen, sondern beispielsweise auch hilfreich für bevorstehende Wartungsarbeiten. Die Interpretation mittels Sensoren in Echtzeit erfasster Informationen ist nur dann möglich, wenn auch die digitale Komponente über diese Informationen bzw. Vergleichswerte verfügt. Und genau hier liegt bereits die Antwort auf die Eingangsfrage, wo der richtige Einstiegspunkt für Industry 4.0 zu finden ist. Oder mit anderen Worten: Hat das Unternehmen Zugriff auf intelligente, digitale Komponenteninformationen in seiner Datenumgebung?

Fazit: Digitaler Zwilling als Voraussetzung für Industry 4.0

Um erfolgreich den ersten Schritt in Richtung Industry 4.0 nehmen zu können, müssen virtuelle Maschinen, Anlagen und Roboter daher mit virtuellen Komponenten entwickelt werden, die sich zu 100% wie deren reale Komponenten verhalten inkl. Informationen wie Schnittstellen, Parameter und Funktionsweisen. Mit Hilfe dieser sogenannten „Digitalen Zwillinge“, wie sie etwa die Produktkatalog Technologie von CADENAS unterstützt, können realistische Test- und Einsatzszenarien entwickelt werden. Dazu zählen unter anderem alle Steuerungsfunktionen in der Prozess- und Bewegungssteuerung. Genau hier, bei der Nutzung intelligenter Komponenten und echten „Digitalen Zwillingen“, liegt demnach der ideale Einstiegspunkt in die Industry 4.0.

Die 4. Industrielle Revolution ist bereits in vollem Gange und stellt vollkommen neue Herausforderungen an digitale Komponenten und damit auch an elektronische Produktkataloge. CAD Modelle, Kinematik Informationen und die Produktkonfiguration reichen nun bei weitem nicht mehr aus. Die neue Herausforderung liegt darin, alle Komponenteninformationen wie Kinematik, Elektrotechnik sowie Softwareinformationen in einem einzigen digitalen Modell – dem so genannten "digitalen Zwilling" – verschmelzen zu lassen.

Vernetzung intelligenter Komponenten mit anderen Geräten

Der „Digitale Zwilling“ von Komponenten kann dabei nur der erste Schritt hin zu IIoT (Industrial Internet of Things) sein, da diese intelligenten Komponenten im nächsten Schritt auch mit intelligenten Geräten kommunizieren können müssen: Dies ist zum Beispiel bei einer Pumpe mit intelligenten Sensoren der Fall. Bei einer bevorstehenden Störung kann die Pumpe dank ihrer smarten Eigenschaften mit Hilfe eines speziellen Analysetools innerhalb einer Cloud einen Wartungsprozess starten und so rechtzeitig verhindern, dass sie komplett ausfällt. Dies trägt dazu bei, Ausfallzeiten in der Produktion zu reduzieren und eine Fertigungslinie wesentlich effizienter zu nutzen.

An diesem Punkt schließt sich der Kreis unserer Reise in die industrielle Revolution: Wir konnten den idealen Einstiegspunkt für Industry 4.0 durch intelligente Komponenten ausfindig machen bzw. die enorme Bedeutung des digitalen Zwillings im Maschinen- und Anlagenbau kennen lernen und finden den Abschluss der Reise bei der intelligenten Kommunikation realer Komponenten mit vorhandenen PLM- und ERP Systemen sowie mit den digitalen Zwillingen während des Produktlebenszykluses.

Das i-Tüpfelchen wäre abschließend noch die Kombination der oben genannten Bereiche mit den Einkaufsinformationen, da auch der Einkauf und die Logistik von digitalen Procurement Daten wie Lieferzeiten, Listenpreise und Zolltarifnummern profitiert. Und das schließt letztendlich den Graben zwischen Einkauf und Engineering – was das sogenannte PURCHINEERING Konzept verdeutlicht.

Autor: Walter Leder
Walter Leder ist seit 2000 bei der CADENAS GmbH tätig. Als Prokurist ist er nicht nur für den Finanzbereich zuständig, sondern auch für strategische OEM Partnerschaften. Darüber hinaus beschäftigt er sich auch intensiv mit den Themen Industry 4.0, IIoT und PURCHINEERING.

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