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Die Welt bewegt sich auf eine Ära effizienter Geschäftsabläufe zu, die durch Automatisierung angetrieben werden. Dies war eine der Kernaussagen von Paul Browning, CEO von Mitsubishi Hitachi Power Systems, auf der gerade abgeschlossenen CERAWeek 2019 in Houston. Paul Browning, der als Hauptredner über die "Agenda der digitalen Transformation" sprach, erläuterte, wie Mitsubishi künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen und digitale Zwillingstechnologien einsetzt, um das weltweit erste autonome Kraftwerk zu schaffen. Er beendete seine Rede mit den Worten: "Mitsubishi baut das weltweit erste autonome Kraftwerk, das sich selbst heilen kann.
Der Einsatz von Technologien für die digitale Transformation zur Beseitigung von Ausfallzeiten und zur Verringerung ungeplanter Abschaltungen sind nur einige der Möglichkeiten, die mit Digital Twin-Technologien erreicht werden können. Tatsächlich spielt die Fähigkeit, Arbeitsbereiche und komplexe Systeme zu virtualisieren, eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung der intelligenten Fabrik und der Revolution der Industrie 4.0, von der die meisten Branchen träumen. Denn keine andere aufstrebende Technologie hat das Potenzial, die Kluft zwischen der physischen, von Maschinen gesteuerten Welt und der virtuellen Welt so zu überbrücken wie der Digitale Zwilling. Aus diesem Grund wird der Markt für digitale Zwillinge bis zum Jahr 2025 auf einen Wert von rund 26 Milliarden US-Dollar geschätzt.
Während die Zahlen die wachsende Akzeptanz von Digital Twin-Lösungen verdeutlichen, sind viele Unternehmen noch etwas skeptisch, was die Implementierung und die Vorteile angeht. Deshalb werden praktische Fallstudien benötigt, um die Anwendung des Digitalen Zwillings und die Vorteile, die andere daraus gezogen haben, aufzuzeigen.
Die wichtigsten Vorteile der Digitalen Zwillingstechnologie
Das Geschäftsmodell der Industrie 4.0 stützt sich auf Daten, um Geschäftsprozesse zu automatisieren. Der Digitale Zwilling wiederum schafft die perfekte Umgebung für die Erfassung von Daten aus jedem Aspekt des Fertigungsprozesses für Analysen und Simulationen. Wenn die Daten genau erfasst und ein Digitaler Zwilling entwickelt wurde, können Systemintegratoren, Datenanalysten und andere Beteiligte diese Daten nutzen, um Geschäftsrichtlinien voranzutreiben und Entscheidungsprozesse zu verbessern. Zu den Vorteilen, die Industrie 4.0 und Hersteller von Digitalen Zwillingen haben, gehören
Verbesserte Anlagenleistung - Der Schlüssel zur Automatisierung ist die Fähigkeit, auf alle Informationen zuzugreifen und zu quantifizieren, die in einem Fertigungsprozess und in der Produktion anfallen. Die Technologien des Digitalen Zwillings ermöglichen es den Herstellern, Daten von den Sensoren und eingebetteten Systemen zu sammeln, die in der Produktionshalle integriert sind. Der digitale Zwilling geht noch einen Schritt weiter, indem er physische Fertigungsprozesse nachbildet und eine digitale Umgebung schafft, in der diese Prozesse bewertet werden können.
Mit den erforderlichen Daten von Geräten, Maschinen, Materialhandhabung und Produktionszyklen können Hersteller Richtlinien entwickeln und Simulationen durchführen, um zu ermitteln, wie effizient sie sind. Die ermittelten Fertigungsrichtlinien und -vorschriften können dann in den Betrieben umgesetzt werden. Dies bietet großen Unternehmen eine kostengünstige Möglichkeit, die Auswirkungen von Entscheidungen auf das Produktivitätsniveau zu ermitteln.
Eine DHL-Studie über die Bedeutung von Digital Twin bei der Verbesserung der Werksleistung unterstreicht die Verwendung von Digital Twin durch Iveco-Lösungen zur Optimierung der Schweißfunktionen. Die Iveco-Fertigungslinie kämpfte mit ständigen Ausfällen ihrer Schweißkomponenten, die die Produktion verzögerten. Als Ursache für diese Ausfälle wurde ein Lamellenpaket ausgemacht, das sich ständig abnutzte. Um die Leistung zu verbessern und die Ausfallzeiten zu reduzieren, entwarf Iveco ein Digital-Twin-Modell seiner Fertigungslinie.
Das digitale Zwillingsmodell half Iveco, die verschiedenen Schweißkonzepte und -anforderungen sowie deren Auswirkungen auf das Lamellenpaket zu verstehen. Mithilfe von Simulationen und maschinellem Lernen entwickelte Iveco einen optimalen Schweißprozess, mit dem die Wahrscheinlichkeit von Komponentenausfällen vorhergesagt werden konnte, um diese zu reduzieren.
Vorausschauende Wartung - Einer der Vorteile der Entwicklung eines Digitalen Zwillings von Fertigungshallen oder -anlagen ist die Möglichkeit, vorausschauende Wartung in Geschäftsmodelle zu integrieren. Vorausschauende Wartung beinhaltet die Vorhersage eines Komponenten- oder Maschinenausfalls und die Ergreifung präventiver Maßnahmen, um den Ausfall zu verhindern. Die Technologie des digitalen Zwillings hat ein Umfeld geschaffen, das die vorausschauende Instandhaltung über verschiedene Systeme hinweg fördert.
Das Werk von Mitsubishi Hitachi Power System dient einmal mehr als Beispiel dafür, wie die Digital Twin-Technologie die vorausschauende Instandhaltung in der Industrie 4.0 vorantreiben kann. Das von Mitsubishi entwickelte Digital-Twin-Modell gibt Kraftwerken die Möglichkeit, Sensoren und andere Parameter zu überwachen, die das Leistungsniveau der Anlage bestimmen. Bei der Anwendung lieferte der Digitale Zwilling zusammen mit KI und maschinellem Lernen Erkenntnisse über den besten Zeitpunkt für die Planung von Wartungsaktivitäten, ohne die Produktion zu unterbrechen.
Zu den Vorteilen, die Mitsubishi aus dem Einsatz des Digitalen Zwillings gezogen hat, gehören eine effizientere Methode zur Erkennung fehlerhafter Komponenten und eine Wartungskultur, die die Ausfallzeiten reduziert. Die autonome Anlage war auch in der Lage, eine Selbstdiagnose durchzuführen und festsitzende Ventile zu reparieren, die die Stromerzeugung beeinträchtigten. Intelligente Anlagen können die Vorteile des Digitalen Zwillings nutzen, um eine vorausschauende Wartungskultur zu fördern, die Ressourcenverschwendung und Ausfallzeiten durch fehlerhafte Anlagen verhindert.
Erweiterte Steuerung komplexer Systeme oder Prozesse - Digital Twin-Ökosysteme bieten eine Möglichkeit, komplexe Systeme und Prozesse auf eine Art und Weise zu steuern, wie es andere traditionelle Technologien nicht können. Dies liegt daran, dass KI, maschinelles Lernen und Simulationen auf die digitale Umgebung angewandt werden können, wodurch Unternehmen weiter sehen können. Mit dem digitalen Zwilling wird der Kontrollprozess, der den Vergleich der Systemleistung mit festgelegten Standards, die Entdeckung von Abweichungen und die Entwicklung von Korrekturmaßnahmen umfasst, auf ein höheres Niveau gehoben. Dies macht ihn zu einer großartigen Ressource für die Forschung im Bereich Industrie 4.0.
Ein Beispiel dafür, wie digitale Zwillinge die fortschrittliche Steuerung komplexer Systeme ermöglichen, ist der Einsatz von digitalen Zwillingslösungen durch das National Energy Technology Laboratory (NETL) des US-Energieministeriums. Der Digitale Zwilling der NETL-Anlage diente der Erforschung des Einsatzes von Kohlendioxid in Kraftwerken als Ersatz für die gefährlichen Kohlekraftwerke, die derzeit in Betrieb sind. Der digitale Zwilling hat auch das Sensornetz der Anlage kartiert, um dessen Nutzung zu optimieren.
Der vom Forschungsteam erstellte Digitale Zwilling diente als virtuelle Testumgebung für die Analyse von Betriebszusammenhängen und deren Auswirkungen auf die Stromerzeugung. Zu den Vorteilen des Digitalen Zwillings gehörte in diesem Fall eine kostengünstigere und effektivere Methode zur Analyse von Phänomenen des Regelungsprozesses und zur Reduzierung von Ausfallzeiten. Die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Anlage und die Optimierung des Ressourceneinsatzes wurden ebenfalls als Vorteile genannt.
Erleichterung des Schulungs- und Einarbeitungsprozesses - Die Zukunft der Industrie 4.0 wird durch neue Technologielösungen wie das industrielle Internet der Dinge (IIoT), IoT, automatisierte Fahrzeuge und Anlagen vorangetrieben. Um die Vorteile von Industrie 4.0 effektiv nutzen zu können, müssen ältere und neue Mitarbeiter darauf vorbereitet werden, in einer intelligenten Anlage zu arbeiten. Digitale Zwillinge von Anlagensystemen und -prozessen bieten eine virtuelle Umgebung, in der die Mitarbeiter betriebliche Abläufe kennenlernen können.
In einer Fallstudie, die in einem Automobilwerk durchgeführt wurde, wurde den Mitarbeitern der Reparatur- und Montageprozess in einer virtualisierten Umgebung und anhand von Handbüchern vermittelt. Am Ende der Schulung zogen die Mitarbeiter die Option des Lernens in einer virtuellen Umgebung vor und behielten mehr Informationen im Vergleich zum Lernen mit physischen Handbüchern. Das bedeutet, dass der praxisnahe Lernansatz, der durch die Digital Twin-Technologie gefördert wird, eine bessere Umgebung für das sichere Erlernen komplexer Prozesse schafft.
Profitieren Sie von den Vorteilen des Digitalen Zwillings
Durch die Kombination von Digitaler Zwillingstechnologie und Cloud Computing sind die von ihr angebotenen Dienstleistungen in den Bereichen Design, Emulation, Planung, Analyse und Simulation für die Endnutzer noch erschwinglicher geworden. Kleine und mittelständische Unternehmen können nun auf Digital Twin-Lösungen zugreifen, um komplexe Probleme zu lösen. Dies bedeutet, dass Digital Twin as a Service langsam aber sicher zu einer Option für Unternehmen wird, die es zu erkunden gilt. Wenn Sie mehr über die Möglichkeiten von Digital Twin für Ihr Unternehmen erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an die erfahrenen Ingenieure von Simio.