In vier Stufen zum digitalen Zwilling: wie aus Messwerten ein nutzbares System wird
Daten aus Maschinen gibt es in vielen Unternehmen genug. Was oft fehlt, ist ein System, das daraus Erkenntnisse für den Betrieb macht. Genau hier setzt das it’s OWL Projekt EcoTwin an: Am Beispiel von Herbert Kannegiesser zeigt es, wie ein Digitaler Zwilling Anlagendaten in Echtzeit zusammenführt und so Effizienz, Transparenz und Nachhaltigkeit im Betrieb verbessert.
Der Begriff ‚Digitaler Zwilling‘ klingt eingängig, ist fachlich aber nicht eindeutig definiert. Im Kern kommen zwei Sichtweisen zusammen: Ein Digitaler Zwilling ist zum einen ein virtuelles Modell, das ein reales oder auch immaterielles Objekt für einen bestimmten Zweck abbildet. Zum anderen beschreibt er die enge Verbindung zwischen einer physischen Anlage und ihrer digitalen Darstellung. Daten werden dabei laufend erfasst, übertragen, verarbeitet und im Modell aktualisiert. Je nach Ziel entstehen daraus unterschiedliche Anwendungen.
Entscheidend ist deshalb weniger die Definition auf dem Papier als die Frage, was ein solcher Zwilling in der Praxis leisten muss. Genau darauf gibt die Pilotanwendung aus dem Projekt eine konkrete Antwort.
Aus Rohdaten muss erst ein nutzbares System werden
Am Anfang steht die physische Maschinenebene. In einer realen Waschstraße von Herbert Kannegiesser erfassen Sensoren wichtige Betriebsgrößen wie Wasserstand, Temperatur, Energieverbrauch und Hauptantriebsstrom. Eine PLC-Steuerung, also eine industrielle Maschinensteuerung, bereitet diese Rohdaten für die weitere Verarbeitung auf.
Mit den Messwerten allein ist es allerdings noch nicht getan. Erst wenn die Daten geordnet, vereinheitlicht und weitergeleitet werden, lassen sie sich über einzelne Signale hinaus sinnvoll nutzen. Genau diese Aufgabe übernimmt die Middleware-Ebene. Hier werden die Datenströme verarbeitet, in eine einheitliche Form gebracht, gespeichert und in Echtzeit an weitere Systeme übergeben. So entsteht die belastbare Grundlage für Analysen und für die laufende Aktualisierung des Digitalen Zwillings.
Damit ist zwar die technische Basis gelegt. Der eigentliche Mehrwert entsteht aber erst dort, wo aus Daten eine nachvollziehbare Struktur wird.
Weiterführende Informationen auf der Innovationsplattform
Wer tiefer in das Vorgehen einsteigen möchte, findet auf der it’s OWL Innovationsplattform weitere detaillierte Infos. Sie zeigen, wie Unternehmen Ansätze rund um Digitale Zwillinge und datenbasierte Anwendungen auf den eigenen Betrieb übertragen können. Eine kostenlose Registrierung ist notwendig, um die Inhalte sehen zu können.
Die Anlage bekommt ein digitales Gegenüber
In der dritten Ebene entsteht deshalb die digitale Repräsentation. Hier wird die Anlage als Digitaler Zwilling modelliert. Die Waschstraße erscheint nicht nur als Gesamtanlage, sondern auch in ihren einzelnen Bestandteilen. So lassen sich zum Beispiel Temperatur und Wasserstand für einzelne Kammern getrennt erfassen und auswerten. Auch zentrale Kennzahlen wie Betriebsstunden sowie Wasser-, Druckluft- und Energieverbrauch werden in Echtzeit digital abgebildet. Aus vielen einzelnen Messwerten wird damit ein zusammenhängendes digitales System.
Gerade dieser Schritt ist entscheidend: Erst die Verknüpfung der Informationen macht aus laufender Datenerfassung ein Instrument, das Zusammenhänge sichtbar macht.
„Der entscheidende Schritt ist nicht das reine Erfassen von Daten, sondern ihre saubere Verknüpfung in einem nutzbaren System. Erst wenn physische Anlage und digitale Abbildung konsistent zusammenarbeiten, wird der Digitale Zwilling zur Grundlage für bessere Entscheidungen im Betrieb“, sagt Malte Trienens, Projektkoordinator von EcoTwin und Mitarbeiter am Fraunhofer IEM.
Im Betrieb zeigt sich, ob der Zwilling trägt
Ob dieses digitale Abbild tatsächlich nützt, entscheidet sich allerdings nicht im Modell, sondern im Alltag der Anlage. Genau deshalb bildet die Visualisierung und Analyse die vierte Ebene. Dafür wurde eine interaktive 3D-Szene der Wäschereianlage aufgebaut, die direkt mit dem Digitalen Zwilling verbunden ist. So lassen sich Zustände der Anlage in Echtzeit überwachen. Werden definierte Grenzwerte überschritten, kann das System reagieren und zum Beispiel Warnhinweise anzeigen oder betroffene Bereiche farblich hervorheben. Auch Verbräuche lassen sich direkt sichtbar machen.
Spätestens an dieser Stelle wird deutlich, worin der praktische Nutzen liegt. Der Digitale Zwilling bildet die Anlage nicht nur ab. Er macht Zusammenhänge sichtbar, unterstützt die Analyse und schafft eine Grundlage für bessere Entscheidungen im Betrieb.
Wenn aus Monitoring betrieblicher Nutzen entsteht
Genau darin liegt die eigentliche Aussage der Pilotumsetzung. Eine klare Architektur aus Datenerfassung, Vorverarbeitung, digitaler Repräsentation sowie Visualisierung und Analyse macht den Digitalen Zwilling praxistauglich. Sie zeigt, wie sich aus laufendem Monitoring Analyse, Regelverarbeitung und optimierende Eingriffe ableiten lassen. So wird der Digitale Zwilling zu einem Werkzeug, das Effizienz und Nachhaltigkeit nicht nur sichtbar macht, sondern im Betrieb nutzbar werden lässt.
