TeDZ-Demonstrator: Digitale Zwillinge steuern die Produktion
Im Rahmen des it’s OWL Projekts TeDZ ist ein Demonstrator entstanden, der eine dezentrale Auftragsgesteuerte Produktion in der SmartFactoryOWL in Lemgo umsetzt: Digitale Zwillinge von Produkten und Produktionsressourcen vernetzen sich autonom und terminieren und dokumentieren den jeweiligen Produktionsprozess eines Produktes. Sie setzen dazu insbesondere auf die beiden folgenden Standards auf:
- Implementierung des Digitalen Zwillings für Industrie 4.0: Verwaltungsschale bzw. Asset Administration Shell (AAS): IEC 63278-1 ED1, Details of the Asset Administration Shell: Informationsmodell und API
- Industrie 4.0-Sprache und -Interaktionsprotokoll: VDI/VDE 2193 Blatt 1, VDI/VDE 2193 Blatt 2
Die Besucher der SmartFactoryOWL können im Demonstrator die Rollen eines Kunden, eines Produzenten und eines Logistikers einnehmen. Der Ablauf sieht wie folgt aus:
Der Kunde konfiguriert und bestellt ein Produkt im Webshop der SmartFactoryOWL: bspw. eine „SmartLight“.
Der Verkäufer generiert einen digitalen Zwilling für das bestellte Produkt und stattet diesen mit Kunden- und Konfigurationsdaten aus.
Der Verkäufer übergibt den digitalen Zwilling an den Produzenten.
Der Produzent fügt Teilmodelle zur Durchführung und Dokumentation der Produktion und einen Service zur Produktionssteuerung zum digitalen Zwilling hinzu und aktiviert den Service des digitalen Zwillings.
Der digitale Zwilling der SmartLight steuert nun jeden Produktionsschritt zu dem die Produktion, der Transport und die Einlagerung gehören. Mittels Industrie 4.0-Sprache und -Interaktionsprotokoll interagiert er mit den digitalen Zwillingen der Produktionsressourcen, zu denen insbesondere ein Assistenzsystem an einem Handarbeitsplatz, ein Fahrerloses Transportsystem und ein SmartWarehouse gehören:
- Der digitale Zwilling der SmartLight fragt die digitalen Zwillinge aller Produktionsressourcen in der SmartFactoryOWL an, ob die jeweilige Ressource fähig ist, den aktuellen Produktionsschritt auszuführen.
- Die digitalen Zwillinge der Produktionsressourcen gleichen die benötigten Fähigkeiten mit denen ihrer repräsentierten Produktionsressource ab. Sind die Fähigkeiten vorhanden, bestimmen sie einen Preis und einen Ausführungszeitpunkt und geben ein Angebot beim digitalen Zwilling der SmartLight ab.
- Der digitale Zwilling der SmartLight wählt das beste Angebot.
Die jeweils ausgewählten Produktionsressourcen führen die Produktionsschritte aus. Die jeweilige Ausführung wird im passenden Teilmodell des digitalen Zwillings der SmartLight dokumentiert.
1. Die SmartLight wird mit Unterstützung eines Assistenzsystems gefertigt, welches sich aus ihrem eigenen digitalen Zwilling und dem digitalen Zwilling der SmartLight bedient.
2. Die gefertigte SmartLight wird durch ein fahrerloses Transportsystems von der Produktion zum SmartWarehouse transportiert.
3. Die SmartLight wird im SmartWarehouse eingelagert. Die Einlagerung wird ausgelöst durch Aufruf einer Operation im digitalen Zwilling des SmartWarehouse.
Werden Produktionsmeilensteine erreicht, meldet der digitale Zwilling der SmartLight den Fortschritt zurück an den Verkäufer, der den Kunden informieren kann. Die Rückmeldung beinhaltet ein Abbild des aktuellen Stands des digitalen Zwillings.
Somit wird in der SmartFactoryOWL die Kollaboration in einem Wertschöpfungsnetzwerk bestehend aus Produktentwicklung, Verkauf, Produktion und Kunden demonstriert. Durch die Verwendung der in TeDZ entwickelten Referenzinfrastruktur wird die digitale Souveränität der einzelnen Parteien bei der Weitergabe digitaler Zwillinge gewahrt.
Im Rahmen dieser Demonstration evaluiert TeDZ die Interoperabilität bestehender open source Software-Lösungen für die Verwaltungsschale: AASXPackageExplorer, AASXServer, BaSyx, OPC UA for Asset Administration Shell.
Weiterführende Informationen zum Demonstrator finden Sie in den Veröffentlichungen „Towards a Digital Twin Platform for Industrie 4.0“ und „Towards Data Sovereignty of Asset Administration Shells across Value Added Chains“.
Beteiligte Projektpartner: Fraunhofer IOSB-INA, Lenze SE, TH OWL.
