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Der digitale Zwilling wird teamfähig – und hält die Produktion in Schwung

Von Dr. Robert Nahm, Industry Manager, Automotive Sector am 27. Juni 2018

Unter Automobilindustrie

Digitale Zwillinge – also virtualisierte Abbilder von zu produzierenden Waren – sind seit drei Jahrzehnten gang und gäbe. Was aber wäre, ließe sich nicht nur das Produkt, sondern auch gleich die gesamte Produktion in einen solchen Zwilling packen? Um so Stillstände zu verhindern, die insbesondere in der Automobilfertigung in die Hunderttausende gehen kann – pro Stunde.

Auf drei Vorgängergenerationen blicken die derzeitigen digitalen Zwillinge zurück: Vor gut drei Jahrzehnten begannen Forscher, reale Objekte im Rechner nachzubilden. Später kamen dann ausgereiftere CAD-/CAM (Computer aided design / Computer aided manufacturing)-Funktionen sowie Prozesssimulationen hinzu. Die Elterngeneration der jetzigen digitalen Zwillinge führte dann das Internet der Dinge (IoT, Internet of Things) mit den Simulationen zusammen – die Grundlage für vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) war geschaffen, da Produktionsanlagen dank IoT die zu ihrer Simulation notwendigen Daten sammeln und übermitteln können. Außerdem trat der digitale Zwilling aus der Welt von Forschung & Entwicklung hinaus und fand seinen Weg in die Produktionsanlagen beziehungsweise lud Servicetechniker aus der ganzen Welt per Remote-Zugriff ein.

Und was macht die jüngste Generation so besonders? Sie geht nicht nur über das reine Produkt, also beispielsweise Kraftfahrzeuge, hinaus und simuliert auch die eigentliche Produktionsanlage. Sie bringt zudem Funktionen zur Mixed Reality mit. Also Funktionen zur Visualisierung, beispielsweise durch Brillen wie Microsofts HoloLens. Wartungstechniker können damit auf Unterstützung durch Spezialisten bauen, die sich physisch am anderen Ende der Welt befinden, dank Simulation und HoloLens aber genau das vor sich sehen, was der Techniker vor Ort auch sieht.

Die Zukunft befähigen

Je mehr Daten aus der Produktionsumgebung in die Analyse fließen, desto genauer lässt sich die Produktionsanlage simulieren. Nachdem sich in Cloud-Umgebungen quasi unbeschränkte Datenmengen speichern und verarbeiten lassen, gibt es hier keinerlei Einschränkungen. Was Fachleuten aufgrund der genaueren Simulation wiederum mehr Chancen gibt, einen möglichen Ausfall vorhersagen. Oder wahlweise per Simulation genau die Maschinendrosselung ermitteln, die für einen Weiterbetrieb bis zum nächsten Wartungsfenster nötig ist. Alles unter der Prämisse, einen ungeplanten, extrem teuren Produktionsstillstand zu verhindern.
Die vierte Generation der digitalen Zwillinge führt also Menschen und Maschinen zusammen. Wobei sich der Mensch auf die analytischen Funktionen der (Cloud-basierten) Simulationen verlassen kann und so präzisere Hinweise auf das Wo und Wann eines möglichen Defekts bekommt. Die Visualisierung am Bildschirm – oder noch besser: per Augmented-Reality-Brille – macht das Studium von Dokumentationen überflüssig, da die Simulation das fehlerhafte Teil sofort kenntlich macht. Kommt nach einem Defekt die Analysemethode Machine Learning ins Spiel, kann die Software den Entwicklern auch Vorschläge machen, wie sich das aufgetretene Problem durch Optimieren der Maschine künftig ganz unterbinden lässt.

Auch bei der Qualitätskontrolle spielt Machine Learning eine Rolle. Beispielsweise beim Aufspüren von Lackfehlern, falschen Sonderausstattungen im Innenraum des Fahrzeugs oder fehlerhaft per 3D-Druck produzierten Bauteilen. All diese Beispiele basieren auf riesigen Mengen von Kamerabildern, die von der Software automatisch auf Abweichungen von der (erlernten) Norm untersucht werden. Im Fall der 3D-Druck-Teile ist dies der einzige Weg, die Komponenten zerstörungsfrei auf später unsichtbare Produktionsfehler hin zu analysieren.

Darüber hinaus bietet der Digital Zwilling der nächsten Generation auch die Möglichkeit, dass Service Mitarbeiter, z.B. der Service Mitarbeiter vor Ort und der Experte der remote erreichbar ist, im virtuellen Raum bereits zusammenarbeiten um ein Problem gemeinsam zu lösen.

Angesichts der unbestreitbaren Vorteile, die ein digitaler Zwilling der vierten Generation rund um Produktion, Wartung, Qualitätskontrolle und Produktweiterentwicklung, garantieren kann, ist es durchaus an der Zeit, den Zwilling an die Hand zu nehmen – und in die eigenen Produktionsumgebung zu führen.
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