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Digitaler Zwilling

Der Digitale Zwilling – die Schlüsselkomponente für Industrie 4.0

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Digitale Zwillinge im Lebenszyklus von Industrie-4.0-Anlagen

Der digitale Zwilling ist ein Schlüssel zu den Vorteilen der Industrie 4.0, denn er bindet Informationen an die einzelnen Assets einer Anlage. Durch kontextspezifische Informationen, die zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle zur Verfügung stehen, werden neue Anwendungsszenarien möglich, die mit statischen und daher allgemeinen Dokumentationen und Daten nicht möglich sind.

Das Bild zeigt die Vision von ABB für die Planung, den Bau und den Betrieb von Industrie-4.0-Anlagen und die Rolle des digitalen Zwillings in jeder Phase.
Das Bild zeigt die Vision von ABB für die Planung, den Bau und den Betrieb von Industrie-4.0-Anlagen und die Rolle des digitalen Zwillings in jeder Phase.
(Bild: ABB)

Das Bild verdeutlicht die Vision von ABB für die Planung, den Bau und den Betrieb von Industrie-4.0-Anlagen und die Rolle des digitalen Zwillings in jeder Phase:

  • 1. In Schritt 1 muss ein vollständiges digitales Modell basierend auf den Ergebnissen der Planungsphase entwickelt werden (was bei der Industrie 3.0 nicht der Fall ist). Implizites Wissen und Annahmen der Planungsingenieure werden explizit modelliert und im digitalen Zwilling der Anlage gespeichert. Die erforderlichen Geräte werden von Menschen aus einer digitalen Rollenbibliothek gewählt und mit dem digitalen Zwilling der Anlage verknüpft. Die Rollen sind abstrakt und hardwareunabhängig. In späteren Phasen werden einige der spezifizierten Rollen von realen Geräten erfüllt.
  • 2. In Schritt 2 sind die Kataloge der Hersteller mit verfügbaren Produkttypen elektronisch zugänglich und können über standardisierte Schnittstellen eingesehen werden. Diese Kataloge enthalten die digitalen Zwillinge von Produkttypen, die alle Aspekte des Lebenszyklus der Typen abdecken und eine Standardschnittstelle für den Zugang zu den Informationen bereitstellen.
  • 3. In Schritt 3 werden die gewählten Produkttypen instanziiert und die damit verbundenen Informationen (Kennung, Parameter usw.) in die digitalen Zwillinge der Produktinstanzen eingebunden. Die digitalen Zwillinge der Produktinstanzen werden in den digitalen Zwilling der Anlage eingebunden und mit den jeweiligen digitalen Zwillingen der Produkttypen verknüpft. Bei jedem Schritt werden Informationen ergänzt, und der digitale Zwilling eines Assets reift während des Lebenszyklus einer Anlage. Die digitalen Zwillinge von Produktinstanzen können z. B. für Simulationen und Tests auf Basis der Anlagentopologie genutzt werden. Die Ergebnisse der Simulationen werden wiederum im digitalen Zwilling der Produktinstanzen verwaltet.
  • 4. In Schritt 4 werden die realen Produkte mithilfe des digitalen Zwillings von Produktinstanzen bestellt. Dabei werden auftragsrelevante Teile des digitalen Zwillings an den Produktanbieter kommuniziert. Das Produkt wird dann später in die Anlage integriert, konfiguriert, getestet und in Betrieb genommen. In dieser Phase werden die digitalen Zwillinge um Installations- und Inbetriebnahmeinformationen, die Platzierung von Geräten, Seriennummern usw. ergänzt.
  • 5. In Schritt 5 werden die digitalen Zwillinge einzelner Produktinstanzen sowie der Anlage um Betriebs- und Wartungsinformationen ergänzt. Dazu gehören z. B. Echtzeit-Parameter, Funktionszustände und die Anzahl der Ausfälle. Bei der „Plattform Industrie 4.0“ [6] organisiert der digitale Zwilling (der dort als „Verwaltungsschale“ bezeichnet wird) Informationen für Anwendungsszenarien in jeweils ein entsprechendes Teilmodell, das Merkmale, Dateien, Methodenaufrufe, externe Verbindungen oder andere Daten für genau dieses Szenario enthält.

Bei jedem der oben beschriebenen Schritte werden vorhandene Teilmodelle ergänzt oder neue Teilmodelle für das Anwendungsszenario hinzugefügt.

Video: Was ist der Unterschied zwischen dem Digitalen Zwilling und dem digitalen Schatten?

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