Digitaler Zwilling

Anwendungen:

Digitale Zwillinge werden in Industrie-4.0-Umgebungen eingesetzt, um Maschinen, Anlagen oder Produktionssysteme virtuell abzubilden. Sie ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung, Simulation und Analyse von Prozessen und unterstützen Anwendungen wie Inbetriebnahme, Wartung, Qualitätsmanagement sowie praxisnahe Schulungen in Lernfabriken.

Technologien:

Digitale Zwillinge basieren auf der Kopplung von virtuellen Modellen mit realen Maschinendaten. Zentrale Technologien sind dynamische Simulations- und CAD-Modelle, Edge Devices zur Datenerfassung, Kommunikationsstandards wie OPC UA sowie die Asset Administration Shell (AAS) als strukturierter Daten- und Integrationsrahmen. Ergänzend werden Austauschformate wie JSON genutzt.

Funktionsbeschreibung:

Ein digitaler Zwilling stellt eine virtuelle, dynamische Repräsentation eines physischen Assets dar. Betriebs- und Zustandsdaten werden über ein angebundenes Edge Device erfasst und über standardisierte Schnittstellen an das digitale Modell übertragen. Dadurch können Maschinenzustände, Bewegungen und Prozessparameter in Echtzeit im virtuellen Zwilling nachvollzogen und ausgewertet werden.

Mögliche Problemlösung/Prozessoptimierung:

Digitale Zwillinge unterstützen Unternehmen bei der Fehlerreduktion durch virtuelle Tests, beschleunigen die Inbetriebnahme neuer Systeme und ermöglichen eine optimierte Wartung durch Zustandsüberwachung. Gleichzeitig verbessern sie die Prozessqualität durch datenbasierte Analyse und erleichtern die Standardisierung und Integration heterogener Maschinen in vernetzten Produktionsumgebungen.

Technischer Aufbau:

Typisch ist die Kombination aus einem physischen Asset, einem Edge Device zur Maschinenanbindung, einem dynamischen virtuellen Modell sowie einer OPC-UA-basierten Kommunikationsstruktur. Die Asset Administration Shell dient als übergeordnete Verwaltungsschale, die alle relevanten Daten und Schnittstellen beschreibt und so die Interoperabilität und Integration innerhalb digitaler Produktionssysteme unterstützt.