Bevor Sie ins Grübeln kommen: Nein, es geht nicht um eine Science-Fiction Neuauflage des Doppelten Lottchen, wenn die Rede vom „digitalen Zwilling“ ist. Vielmehr möchte ich in aller Kürze eine technologische Entwicklung darstellen, die in der Chemiebranche, aber auch in allen anderen produzierenden Unternehmen entscheidend bei der Qualitätsverbesserung, Effizienzsteigerung und Kostensenkung helfen kann. Sie nennt sich Digital Twin.

Der Digital Twin ist eine virtuelle Abbildung von physischen Objekten (Kompressoren, Wärmetauschern, Reaktoren, Ventilen, Motoren, Tanks und Rohrleitungen, etc.), Systemen und Prozessen in einer Fabrik. Im Klartext heißt das am Beispiel einer Chemiefabrik: Informationen über Maschinen, Anlagen und einzelne Produktionsprozesse (inklusive der physikalischen Parameter) werden digitalisiert und spiegeln die Realität am Bildschirm (des Leitstands, des Betriebsingenieurs, des Anlagenläufers, etc.) wider. Technisch gesehen handelt es sich um eine Umgebung, die digitale Modelle der verbauten Komponenten mit Betriebsinformationen verschiedenster Art und Provenienz ‚annotiert‘. So entsteht der digitale Zwilling, der je nach Zielsetzung entweder als „statischer“ oder „dynamischer“ Zwilling aufgesetzt werden kann.

Der Unterschied dieser beiden Ansätze ist leicht erklärt: Statisch bedeutet, dass die gesamte Anlage – einschließlich der Informationen zur verbauten Technik – in einem dreidimensionalen digitalen Modell dargestellt wird. Ein dynamischer Digital Twin dagegen gibt konkrete Prozesse und Abläufe wieder und stellt somit das aktuelle Geschehen in einer Anlage dar. Je nach Zielsetzung des eigenen Unternehmens kann zu Beginn die eine oder andere Lösung die richtige Wahl sein. Idealerweise lassen sich beide Zwillinge später verschmelzen.



Digital Twin – Die Qual der Wahl

Beide Zwillinge bieten für sich allein viele Möglichkeiten der Optimierung und Simulation. Der statische digitale Zwilling schafft eine transparente Umgebung, in der nicht nur die Abbildung der gesamten Anlage, sondern auch sämtliche technische Daten gespiegelt werden. Über eine zentrale Plattform sind dann alle Informationen in Echtzeit und für jede Abteilung abrufbar. Das ermöglicht eine optimal gesteuerte Produktion mit einhergehenden Einsparpotenzialen. Außerdem kann der statische Zwilling im Idealfall den Führungsebenen als Entscheidungshilfe für zukünftige Standort- und langfristige Projektplanungen dienen.

Der dynamische digitale Zwilling bildet stattdessen Prozesse und Abläufe innerhalb der Anlage ab und schafft dadurch Einblicke in den Zustand und die Leistung der Produktionsumgebung. Diese Echtzeit-Auskünfte erleichtern die Prozessteuerung und -optimierung sowie Überwachung, Qualitätssicherung und Reinigung. Der dynamische Zwilling ist folglich für alle Unternehmen etwas, die sich eine schnellere Erkennung und Behebung von Problemen im Produktionsprozess wünschen. Außerdem können weitere Niederlassungen von diesen Erkenntnissen profitieren, da die effizienteren Prozesse adaptiert werden können – was zu einer standortübergreifenden Verbesserung der Abläufe führen kann.

Statisch oder Digital? Am besten beides

Welcher der beiden Ansätze des digitalen Zwillings für ein Unternehmen zu Beginn der Richtige ist, hängt stark von Faktoren wie Branche, Unternehmensgröße und bereits vorhandener IT-Infrastruktur und Technologie ab. Sollte bereits eine große Sammlung von digitalen Daten vorhanden und Abläufe vorab optimiert worden sein, empfiehlt sich ein statischer Digital Twin. Wer sich eine schnelle, aber eher kleine Verbesserung der Effizienz erhofft, ist mit dem dynamischen Digital Twin gut beraten.

Entscheidend bei der Implementierung der Ansätze, ob dynamisch oder digital, ist die IT-Strategie des Unternehmens. Denn, damit die skizzierten Vorteile beider Digital-Twin-Ansätze funktionieren, braucht es eine permanente Zufuhr der aktuellsten Daten. Jede Veränderung am Objekt muss hier erfasst und gespeichert werden, damit der aktuellste Stand der Anlage stets in Echtzeit von überall her abrufbar ist. Einen Digital Twin anzulegen, dauert bei größeren Anlagen bis zu zwei Jahre und erfordert erhebliche Investitionen in die Erfassung und Harmonisierung der Daten.

Unabhängig, mit welchem Ansatz begonnen wird, gilt aber: Ein Zusammenspiel beider Ansätze sollte mittelfristig im Erstreben jedes Unternehmens liegen. Gehen beide Konzepte Hand in Hand, ist das Potential riesig. Ein australisches Farbenwerk macht es vor: Mithilfe von modernster Technologie hat es die Zeit zwischen Planung und Produktionsbeginn halbiert, die Geschwindigkeit der Fertigung verachtfacht und den Energieverbrauch um ein Viertel reduziert. Eine entscheidende Rolle hat hierbei das Digital-Twin-Konzept gespielt.

In unserem nächsten Blogbeitrag werden wir die Rolle des Menschen in dem Digital-Twin-Konzept näher beleuchten und erklären warum er den Zwilling nicht als Bedrohung für seinen Arbeitsplatz ansehen sollte, sondern als Sicherung.

Götz Erhardt​

Geschäftsführer Grundstoffindustrien/ Energie, DACH

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