Digitaler Zwilling: Beschleuniger und Übersetzer
Digitale Zwillinge: Was ist das und wofür kann man sie einsetzen? Worin besteht der konkrete Nutzen dieses Konzepts? Das Fraunhofer IOSB-INA leitet derzeit ein Forschungsprojekt im Spitzencluster it’s OWL, anhand dessen sich gut erklären lässt, wozu man einen Digitalen Zwilling einsetzen kann und wie die technische Infrastruktur funktioniert.
Denn „Technische Infrastruktur für Digitale Zwillinge“(TeDZ), so der Name des Projekts, untersucht die Anwendungsbereiche und die Einbettung der Zwillinge in die Industrie 4.0-Kommunikationslandschaft. Zu was Digitale Zwillinge existieren können? Im Grunde zu allem, was einen Unternehmenswert besitzt – vom Produktionssystem über die Maschine und Komponenten bis hin zum Produkt, einer Software-Applikation oder auch einem Vertrag.
Assets digital abbilden
Die Idee ist nun, diese Werte (Assets) digital abzubilden und in eine standardisierte Industrie 4.0-Kommunikation einzubinden. Wozu? Um Informationen zum Unternehmenswert zentral und verbindlich abfragen und kommunizieren zu können, ob als Nutzerinformation oder als Dienst für einen anderen Prozess. Es geht dabei um Informationen über den gesamten Lebenszyklus des Assets, von der Entwicklung, über die Produktion, den Betrieb und Service bis hin zur Entsorgung. So lassen sich relevante Informationen mit dem Asset verknüpfen und machen ein vorausschauendes bzw. (teil-)automatisiertes Management möglich, z. B.: Wie und wann werden Betriebsmittel getauscht? Lässt sich die Maschine im neuen Produktionslayout kosteneffizient fahren? Welche Produktionszeiten können dem Kunden fest zugesagt werden?
Das Besondere im Projekt TeDZ
Der Digitale Zwilling beinhaltet alle notwendigen Informationen des Unternehmenswertes und kann diese einheitlich, kompatibel und vor allem schnell zur Verfügung stellen. Aus diesem Grund sind Kompatibilität bzw. eine einheitliche Informationsaufbereitung enorm wichtig. Hier kommt die „Verwaltungsschale“ der Plattform Industrie 4.0 ins Spiel. In gemeinsamer Gremienarbeit werden mit den Unternehmen der unterschiedlichen Branchen Standards und Schnittstellen festgelegt, um einheitlich und übergreifend mit dem „Wissen“ der Digitalen Zwillinge arbeiten zu können. Das Besondere im Projekt TeDZ: Die Projektergebnisse und -erkenntnisse werden direkt in die Gremien der Plattform Industrie 4.0 zurückgespiegelt und interagieren somit mit den Verwaltungsschalen anderer Industrie 4.0-Projekte.
Darum geht es konkret
Was macht das Projekt Technische Infrastruktur für Digitale Zwillinge konkret? Im Laufe des Jahres 2020 wird TeDZ beispielsweise einen Demonstrator zur auftragsgesteuerten Produktion in der SmartFactoryOWL in Lemgo in Betrieb nehmen. Dieser Demonstrator wird die Interaktion zwischen digitalen Zwillingen von Produkten und Produktionssystemen veranschaulichen und eine entsprechende beispielhafte Infrastruktur nutzen. Dies wird einen Eindruck davon vermitteln, wie digitale Zwillinge als autonome Wirtschaftsakteure die Flexibilisierung der Produktion weiter vorantreiben und die Effizienz steigern können. Die Ergebnisse führen über die Schlüsselgremien auch zur Beschleunigung der Entwicklung anderer digitaler Zwillinge in den Partnerunternehmen: Das Arbeitspaket „Standardisierungsradar“ stellt gefundene Entwicklungslösungen für digitale Zwillinge bereit, zum Beispiel den AASX Package Explorer der Plattform Industrie 4.0 und die OPC UA Companion Specification I4AAS, sowie Schnittstellen zu den für die Anwendungsszenarien relevanten IT-Systemen.
Technische Highlights im Projekt TeDZ:
- Verteilte und versionierte Speicherung von Digitalen Zwillingen mittels Distributed Ledger Technologie, die die digitale Souveränität der digitalen Zwillinge absichert
- Template für ein Industrie 4.0-Teilmodell im Bereich Application- und Product-Lifecycle-Management (ALM / PLM) und eine Importfunktion für Typ-Daten aus einem bestehenden PLM-System in das Teilmodell des Digitalen Zwillings
- Template für ein Industrie 4.0-Teilmodell im Bereich energetische Simulation eines Maschinenverbundes im DC-Netz und eine Schnittstelle zu Simulationssoftware
- Registrierungs- und Auffindungsfunktionen für die Fähigkeiten von Assets (Capabilities / Skills)
- Interoperable Interaktion, auch mit anderen Digitalen Zwillingen, über die Kommunikationstechnologien MQTT, OPC UA und HTTP-REST
