Definition des Digital Twin
"Der Digital Twin ist eine Zusammenstellung virtueller Informationskonstrukte, die das Potential oder das tatsächliche physikalische Produkt von der Mikro-Atomebene bis zur makrogeometrischen Ebene vollständig beschreiben.
Im besten Fall können alle bei einer Inspektion eines hergestellten Produkts gewonnenen Informationen auch von seinem Digital Twin geliefert werden."
Grieves & Vickers, 2016
ELEMENTE DES DIGITAL TWIN
Der Digital Twin ist eine virtuelle Darstellung eines materiellen oder immateriellen Objekts der realen Welt, das nicht unbedingt existiert, z. B. in der Konstruktionsphase einer Maschine. Da das Konzept der Digital Twins universell ist, kann es auf fast alles angewendet werden: Auf Maschinen, Werkzeuge, Prozesse, Humankapital, Produktion und Qualitäts-KPI etc. Die Eigenschaften dieser Informationen sind ebenfalls vielfältig und umfassen alle Arten von Datenquellen, z. B. Prozessdaten, Stammdaten, Meta-Daten oder ERP-Daten. Algorithmen und Anwendungen im Allgemeinen können dazu beitragen, diese Informationen anzureichern.
Digital Twin: Vorhersagen | Optimieren | Ausführen
Digital Twins sind Teil der Lieferkette über den gesamten Lebenszyklus von Produkten, Maschinen, Prozessen oder Dienstleistungen und bieten in jeder Phase einen besonderen Nutzen und unterschiedliche Vorteile. Bereits in der Konstruktionsphase eingesetzt, kann der Digital Twin komplexe Produktanforderungen oder schnelle Entwicklungszyklen verarbeiten und verschiedene Konstruktionen mit spezifischen Simulationen testen, so dass physisches Prototyping immer überflüssiger wird. Dies führt zu Zeit- und Kosteneinsparungen bei der Entwicklung neuer Produkte und optimiert Aggregate und Prozesse bereits in der Konstruktionsphase. Die Simulation von Funktionalitäten und Verhaltensweisen im Hinblick auf alle relevanten Aspekte verringert den Grad der Unsicherheit. Da alle Funktionen simuliert werden können, ist die Inbetriebnahme einfacher und die Prozesse sind fehlerfrei.
Ein Digital Twin bietet die Möglichkeit, Risiken zu überwachen und zu reduzieren. Das wiederum kann zu einer Erhöhung der Gesamtverfügbarkeit einer Maschine oder einer Prozesslinie führen. Es können nicht nur aussagekräftige Prognosen über Eigenschaften, Qualität und Verhaltensweisen von Produkten und Maschinen gemacht werden, sondern auch die Ersatzteilplanung und Untersuchungen von Upcycling-Potentialen sind möglich. Das Konzept des Digital Twin erlaubt einen ganzheitlichen Blick auf Produkte, Maschinen, Prozesse und die gesamte Lieferkette in Echtzeit. Dadurch wird die Kommunikation zwischen Lieferanten, Herstellern und Kunden einfacher, da sie auf dem gleichen Kenntnisstand sind.
Digital Twins von SMS group und SMS digital
Ihre Vorteile auf einen Blick
ÜBERWACHUNG
Alle relevanten Anlagen-, Maschinen- oder produktbezogenen Informationen werden einfach und verständlich visualisiert. Es ist sogar möglich, Prozessdaten in Echtzeit als 3D-Replizierung des realen Objekts dort anzuzeigen, wo sie erscheinen.
VORHERSAGE
Mit dem Einsatz von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz können kritische Aspekte von Prozessen, Anlagenzustand und Verfügbarkeit sowie Produktqualität vorhergesagt und schließlich an die aktuellen Umstände angepasst werden.
DOMAIN-KNOWHOW
Als Systemlieferant für die Metallindustrie ist SMS group in der Lage, Mechanik, Elektrik und Automation, Service und Digitalisierung aus einer Hand zu liefern. All diese Daten, Pläne, Layouts und Informationen lassen sich leicht in einem Digital Twin für SMS-Erzeugnisse zusammenfassen. Natürlich ist auch die Integration von Fremdeinrichtungen möglich.
SIMULATION
Das Testen neuer Produkte oder Produktionsroutinen auf dem Digital Twin ist kostengünstiger und schneller als echte Testkampagnen. Prozessoptimierung und Feineinstellung können unter Vermeidung von Risiken und Produktionsverlusten durchgeführt werden.
SCHULUNG
Mit der idealen Replizierung von realen Maschinen und Prozessen in der virtuellen Welt in Kombination mit einer 3D-Visualisierung, die direkt aus den Konstruktionsplänen erstellt wurde, können Bediener und Wartungspersonal einfache Wartungsaufgaben sowie komplexe Prozesssteuerung einfacher und schneller erlernen.
OPTIMIERUNG DES ANLAGENLAYOUTS
Durch verfügbare Konstruktions- und Verhaltensdaten einer gesamten Anlage mit all ihren Prozessen, Materialflüssen und Arbeitsroutinen ist es möglich, Engpässe in der Material- oder Kranlogistik mittels Produktionssimulation zu erkennen. Änderungen von Parametern, Maschinen und Einbaulagen führen zu einer optimierten Anlagenauslegung mit optimalen Produktionsbedingungen.
Die Digital Twin Applikation
Die Digital-Twin-Anwendung dient hauptsächlich als zentrale und einheitliche Schnittstelle. Dies bedeutet, dass alle Anwendungen der SMS group, SMS digital und ihrer Kunden sowie auch Anwendungen von Dritten eingeladen werden, sich mit dem Twin zu verbinden und teilzunehmen. Ziel ist es, das gesamte Wissen und die Ergebnisse, die in bestehenden Anwendungen gebündelt sind, an den Digital Twin zu liefern, um seine Daten anzureichern. Auf diese Weise wächst der Digital Twin weiter und wird immer zuverlässiger mit der Anzahl der mit ihm verbundenen Anwendungen. Die Tatsache, dass eine Digital-Twin-Instanz an ein einziges reales Objekt gebunden ist, vereinfacht die Identifizierung in der virtuellen Welt für externe Anwendungen, die normalerweise ihre eigene ID verwenden, um Objekte zu verfolgen.
Anwendungsbeispiele
Warmbrüchigkeit
Gießstahl mit einem hohen Kupfergehalt führt zu Warmbrüchigkeit. Das heißt, das Kupfer im Stahlbad neigt dazu, an der Strangoberfläche zu agglomerieren.
Segment Advisor
Die Produktqualität ist abhängig von dem Zustand der Maschine sowie dem Prozess und seiner Steuerung. Die Optimierung in Bezug auf nur einen dieser Aspekte ist daher nicht optimal.
Fernüberwachung und -steuerung
Informationen über den Zustand einer Anlage, den Prozess und die Produktion sind nicht oder nur über einige bestimmte Anwendungen zugänglich.
Bedienerschulung
Bediener müssen lernen, wie der Prozess gesteuert und optimiert werden kann. Dies ist wichtig für neue Bediener, aber auch für erfahrene Bediener, die mit sich ändernden Gegebenheiten konfrontiert sind und sich anpassen müssen, denn durch falsche oder nicht optimale Prozesssteuerung geht Geld verloren.
Plug & Work
Basierend auf der Idee des Digital Twin hat SMS group Plug & Work entwickelt: Ein Konzept, das für noch mehr Zeitersparnis in der Installations- und Hochlaufphase sorgt.