- Digitaler Zwilling erzeugt vollständig detailliertes virtuelles Systemabbild
- Inbetriebnahme virtueller Systeme soll erhöht werden
- Durchlaufzeiten reduziert und fehlerbedingte Kosten gesenkt
In Zukunft wird der digitale Zwilling zu einer Schlüsselkomponente der industriellen Produktion werden. KHS nutzt bereits heute Modelle, um die Inbetriebnahme von Maschine und Fördertechnik virtuell abzubilden.
Mit Hilfe intelligenter, digitaler Technologien vernetzt und automatisiert KHS Produktionsprozesse Schritt für Schritt, so dass Maschinen, Produkte und komplette Linien effizient miteinander kommunizieren und arbeiten können. "Insbesondere der so genannte digitale Zwilling ermöglicht die Übertragung von Abläufen in eine virtuelle Umgebung, indem er alle Phasen im Lebenszyklus einer Maschine verfolgt und abbildet. Alle Produktionsprozesse und Produkte können dann virtuell simuliert werden", sagt Stefan Diesner, Leiter des Produktcenters Palettierung. Alternative, optimierte Produktionsprozesse werden am Computer dargestellt.
Eine der wesentlichen Voraussetzungen dafür ist ein durchgängiges Engineering über die gesamte Wertschöpfungskette, um den so genannten Datenbruch an den Schnittstellen zwischen den verschiedenen Engineering-Disziplinen, nämlich Mechanik, Elektrik und Software, zu vermeiden. Im Gegensatz zu der Art und Weise, wie heute viel Arbeit geleistet wird, werden Projekte nicht sequentiell, d.h. getrennt und nacheinander bearbeitet. Stattdessen arbeiten im Idealfall alle Abteilungen über ihre jeweiligen Disziplinen hinweg parallel an der Umsetzung eines Projekts und teilen sich ein gemeinsames Datenmodell - die Basis für den digitalen Zwilling, der jedes kleinste Detail eines Systems virtuell abbildet und eine präzise Simulation ermöglicht.
Die Herausforderung gemeinsamer Daten
Für ein Maschinenbauunternehmen wie KHS, das nicht nur eine Vielzahl unterschiedlicher Maschinen herstellt, sondern dessen Forschungs- und Entwicklungsabteilungen auch geografisch kolossal verteilt sind, ist dies eine große Herausforderung. Die KHS-Ingenieure im Product Center Palettierung in Worms arbeiten seit 13 Jahren an der virtuellen Darstellung und Simulation von Maschinen und Anlagenteilen. Die Simulation oder virtuelle Inbetriebnahme bietet sich insbesondere bei Logistiksystemen wie Palettierern oder Transporteuren an.
"Unser Ziel ist es, durch den Ausbau der virtuellen Inbetriebnahme die Durchlaufzeiten weiter zu verkürzen und die Fehlerkosten zu senken", erklärt Diesner. Um abzuschätzen, wie hoch diese Einsparungen sein können, hilft ein Blick auf die Zehnerregel. Diese besagt, dass die Kosten für die Fehlerbehebung um den Faktor zehn steigen, je später im Prozess ein Fehler entdeckt wird. Wird ein Fehler erst bei der Werksinbetriebnahme entdeckt und behoben, so ist die finanzielle Belastung zehnmal höher, als wenn die Korrektur des Software-Engineerings bereits bei der virtuellen Inbetriebnahme durchgeführt worden wäre.
Geringerer Zeit- und Arbeitsaufwand
Ein weiteres Ziel des aktuellen Projekts ist es, den Zeit- und Arbeitsaufwand für die virtuelle Inbetriebnahme zu reduzieren. Eine Grundvoraussetzung dafür ist, dass die Daten konsistent sind. "Mit der virtuellen Inbetriebnahme haben wir die Kontrolle über die Datenkonsistenz", erklärt Diesner. "Alle Daten werden an unserem Produktionsstandort erzeugt und gespeichert, wenn auch noch in verschiedenen Systemen. Hier müssen weitere Schritte unternommen werden, bevor ein effizienter und bidirektionaler Zugriff auf diese Daten durch ein virtuelles Engineering-Werkzeug mit Simulation möglich ist. Ist dies geschehen, können wir das System nach Kundenvorgaben konfigurieren oder angepasste Maschinenkonstruktionen schnell und effizient am Bildschirm in Betrieb nehmen.
Inzwischen blickt Worms nach vorn: Die virtuelle Inbetriebnahme ist der erste Schritt hin zu digitalisierten Systemen für die Getränkeindustrie und dem realen digitalen Zwilling. Dazu muss der digitale Zwilling jedoch mit mehr Informationen wie beispielsweise Daten zu Umbauten für KHS-Kunden oder Betriebsdaten aus der Produktion versehen werden - ein anspruchsvolles Unterfangen.
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