Hannover Messe 2017

Mit dem Doppelgänger durch die Smart Factory

| Autor / Redakteur: Peter Scheller / Monika Zwettler

Der digitale Zwilling lässt sich in erster Linie als Satz von Computermodellen beschreiben.
Der digitale Zwilling lässt sich in erster Linie als Satz von Computermodellen beschreiben. (Bild: Siemens PLM Software)

Der digitale Zwilling ist in aller Munde – aber was bedeutet eigentlich „digitaler Zwilling“? Und wie können Unternehmen seine Vorteile optimal ausschöpfen? Peter Scheller, Marketing Director NX bei Siemens PLM Software, erklärt, worauf es beim digitalen Zwilling ankommt.

Der digitale Zwilling lässt sich in erster Linie als Satz von Computermodellen beschreiben. Dieser stellt die Mittel zur Verfügung, Produkte, Produktkomponenten, Herstellungsprozesse oder sogar ganze Produktionsanlagen virtuell zu konstruieren, zu prüfen und zu optimieren. Dafür wird der digitale Zwilling auch mit Sensordaten gespeist, die Aufschluss über reale Bedingungen geben. Dadurch lassen sich Produkte schneller entwickeln und auf den Markt bringen. Davon profitiert die gesamte Smart Factory, von der Produktentwicklung über Prozessplanung bis hin zu den Feedbackschleifen.

Zwilling umfasst alle Disziplinen der Produktentwicklung

Der digitale Zwilling umfasst alle zentralen Disziplinen für die Produktentwicklung. Auf dieser Basis entsteht ein computergestütztes Modell des Produkts, das zu fast 100 % schon in der Entwurfsphase virtuell geprüft werden kann. Die Erstellung von Prototypen unter immensem Entwicklungsaufwand entfällt, gleichzeitig steigt die Produktqualität.

Land Rover BAR hat sich diese Vorteile beispielsweise schon zu Nutzen gemacht: Seit rund drei Jahren unterstützt Siemens PLM Software Land Rover BAR dabei, den America’s-Cup-Class-(ACC-)Katamaran für das britische Team zu konstruieren, auszuwerten, zu verifizieren und herzustellen. Der Zeitplan dafür ist straff. Wenn ein äußerst wettbewerbsfähiges Rennboot effektiv konstruiert werden soll, dann sind während der Entwicklungsphase fortlaufend Verbesserungen an der Konstruktion nötig. Mit PLM-Lösungen von Siemens ist Land Rover BAR in der Lage, einen digitalen Zwilling des Bootes zu erstellen.

Konstruktionen schnell und kostengünstig verbessern

Für digitale Konstruktion und Konstruktionsanalyse kommt NX zum Einsatz. Die Software erlaubt schnelle Veränderungen an Konstruktionen während der Entwicklungsphase und ermöglicht es, das digitale Modell automatisch anzupassen. Die Basis dafür liefern Simulationen, die sich auf Big-Data-Technologien oder Beschreibungen von Product and Manufacturing Information (PMI) stützen. Die zusätzlichen Informationen geben mehr Auskunft über Produkttoleranzen und Komponenten, um eventuell auftretende Konflikte zu erkennen.

Technische Veränderungen können anhand von 3D-Modellen des digitalen Zwillings diskutiert werden. So lässt sich die Konstruktion schneller und kostengünstiger verbessern. Teamcenter als digitaler Datenstrang über alle Konstruktionsprozesse hinweg gibt allen Beteiligten Zugang zu einer einzigen Quelle aktueller Produktdaten. Die Software verwaltet die gesamte Produktdefinition, alle Überarbeitungen und den Änderungsprozess.

Prozessplanung leicht gemacht

Der digitale Zwilling kann die Zusammenarbeit zwischen den Teams aus Entwicklung und Fertigung optimieren. Dadurch wird besser planbar, wie das Produkt produziert werden soll oder wie die Produktionsanlage für die entsprechenden Produkte aussehen muss.

Indem der Zeitaufwand für neue Prozesse im Vorfeld berechnet wird, können Teams rechtzeitig feststellen, ob sich mit dem Arbeitsablauf die Durchschnittsziele pro Produkteinheit erreichen lassen. Wenn nicht, können Daten angepasst und ein neuer Simulationslauf gestartet werden – so lange, bis sichergestellt ist, dass die Produktionsziele erfüllt werden. Alle Beteiligten haben jederzeit schnell und einfach Zugriff auf den überarbeiteten Plan. Sollten während des Prozesses Probleme identifiziert werden, können die Teams aus Konstruktion und Planung diese gemeinsam korrigieren.

Systeme virtuell simulieren, validieren und optimieren

Während der Fertigung lässt sich also ein komplettes Produktionssystem virtuell simulieren, validieren und optimieren. Dabei werden auch logistische Aspekte einbezogen: Mithilfe des digitalen Zwillings können Teams beispielsweise Zweiglösungen von Logistik-Systemen konzipieren, die Fertigungsstraßen effektiv beschicken. Automatisierte Containertransportfahrzeuge, Regallager und Förderbänder können so zum digitalen Zwilling des gesamten Fertigungsprozesses beitragen – und sind damit ein wesentlicher Teil der Smart Factory.

Flexibilität dank Feedbackschleifen

In der Smart Factory werden alle Ereignisse in der physischen Werkstatt während der Produktion aufgezeichnet und direkt oder über die Cloud dem PLM-System zur Verfügung gestellt. Dort werden die Informationen analysiert und die Ergebnisse mit der Produktentwicklung, der Produktionsplanung oder der Anlagenplanung geteilt. Das ist von entscheidender Bedeutung: gerade, wenn sich nach Produktionsbeginn Anlage oder Herstellungsverfahren ändern, neue Ideen umgesetzt, andere Arbeitsmethoden eingesetzt und zusätzliche Lieferanten ausgewählt werden. Diese Modifikationen beeinflussen direkt den Produktionsprozess. Nachdem Produktionssysteme über einen Produktlebenszyklus hinweg auch für neue Produkte oft Verwendung finden, lohnt es sich, die Daten kontinuierlich im PLM-System zu erfassen und als Grundlage für neue Prozesse einzusetzen.

Zwilling erhöht Planungssicherheit

Der digitale Zwilling repliziert ein physisches Produkt wahrheitsgetreu – so lassen sich Probleme frühzeitig ausfindig machen, Zeit bei der Produktion einsparen und Kosten von Produktentwicklung bis hin zur Fertigung reduzieren. Darüber hinaus ermöglicht er Unternehmen eine nie dagewesene Planungssicherheit: Bevor in die Produktion investiert wird, wissen Teams bereits, ob sich der Entwurf auch wirklich umsetzen lässt. Alle Daten werden kontinuierlich mit Änderungen und Anpassungen synchronisiert. So sind alle Beteiligten immer auf dem neusten Stand. Mit einer Vielzahl an Features, Informationen und Ergebnissen ist der digitale Zwilling für Unternehmen attraktiver denn je – es ist an der Zeit, diese Vorteile auszuspielen.

Siemens auf der Hannover Messe 2017

Die Siemens AG zeigt auf der Hannover Messe 2017 ein Portfolio an Hard- und Software, mit dem Unternehmen jeder Größe von der Digitalisierung profitieren können. Durch die Simulation von Maschinen und Anlagen mit digitalen Zwillingen sowie Datenanalyse verbindet das Siemens-Angebot des Digital Enterprise die virtuellen und realen Produktionswelten miteinander – schauen Sie vorbei in Halle 9, Stand D35 und in Halle 6, Stand K17. (mz)

* Peter Scheller ist Marketing Director NX bei Siemens PLM Software.

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