Digitale Zwillinge zur Erschließung der Gesamteffizienz des Linienbetriebs

Eine umfassende digitale Zwillingslösung für die effektive virtuelle Inbetriebnahme, die Verbesserung der Leitungseffizienz, die Minimierung des Energieverbrauchs, die Unterstützung von Prognosen und die Erleichterung von Ursachenanalysen.

Für einen digitalen Zwilling gibt es je nach Anwendungsbereich unterschiedliche Definitionen. Eine 3D-Modellvisualisierung oder eine eigenständige Simulation sollte nicht als digitaler Zwilling betrachtet werden. Für Anwendungsfälle in der Fertigung sollte ein digitaler Zwilling Daten aus verschiedenen Quellen, "Was-wäre-wenn"-Szenarien, Verhaltenseinblicke, Vorhersagen und tiefergehende Visualisierungen umfassen.

McKinsey berichtet, dass "70 Prozent der globalen C-Suite-Technologie-Führungskräfte in großen Unternehmen digitale Zwillinge erforschen und in sie investieren. In Verbindung mit den raschen Fortschritten bei den unterstützenden Technologien wird dies bis 2026 voraussichtlich zu Investitionen in digitale Zwillinge in Höhe von mehr als 48 Milliarden US-Dollar führen - eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 58 %." Das verarbeitende Gewerbe wird einer der größten Sektoren sein, der die Technologie der digitalen Zwillinge in großem Umfang einsetzt.

Aus Sicht der Fertigung kann ein digitaler Zwilling eine virtuelle Nachbildung eines Produkts, eines Systems oder eines Betriebsparadigmas sein. Wir werden über eine speziell für den Betrieb entwickelte digitale Zwillingslösung zur Verbesserung der Gesamteffizienz von Produktions- oder Verpackungslinien sprechen - den LTTS Digital Twin for Line Operations.

Die Lösung bietet vielfältige Vorteile, wie z. B. virtuelle Inbetriebnahme, Leistungs- und Effizienzüberwachung, vorausschauende Wartung und Ursachenanalyse unter Berücksichtigung von Echtzeit- und historischen Betriebsdaten. Sie folgt einem modularen Implementierungsansatz, der drei Schlüsselfunktionen umfasst - Ops Virtual Twin, Ops Performance Twin, Ops Predictive Twin. Kunden haben den Vorteil, dass sie die Lösung je nach ihrem digitalen Reifegrad auf gestaffelte und strukturierte Weise einführen können.

Lassen Sie uns die Funktionen im Detail verstehen:

• Ops Virtual Twin: Wegbereiter für nahtlose Tests und Validierung

Mit einem Ops Virtual Twin können Hersteller virtuelle Repliken ihrer Produktions- oder Verpackungslinien erstellen, die die realen Abläufe in einer SPS-gesteuerten 3D-Emulationsumgebung widerspiegeln. Dies bietet den Kunden in der Fertigung zwei Vorteile. Erstens bei der Vorinbetriebnahme, d.h. bei der Installation auf der grünen Wiese, wo virtuelle Maschinen, Prozesse und Steuerungslogiken vor der physischen Implementierung virtuell getestet und validiert werden können. Zweitens hilft der Ops Virtual Twin bei bestehenden Anlagen, d. h. bei Brown-Field-Szenarien, den täglichen Anlagenbetrieb zu optimieren, indem er als digitaler Prüfstand für regelmäßige Änderungsvalidierungen, Umstellungsimplementierungen, Was-wäre-wenn-Szenarien, Personalplanung, Ferndiagnosen und virtuelle Schulungen für das Bedienpersonal dient. Dieser innovative Ansatz trägt dazu bei, die redundante Nutzung von Leitungen zu reduzieren, Energieeinsparungen von bis zu 10 % zu erzielen, die Betriebszeit von Leitungen um 30 % zu verbessern und die Umrüstzeit um bis zu 70 % zu verringern.

• Ops Performance Twin: Stärkung datengesteuerter Entscheidungen

Mit einem digitalen Zwilling können Betriebs-, IT- und Konstruktionsdaten zur Überwachung des Anlagenverhaltens genutzt werden, einschließlich des Zustands wichtiger Anlagen, Leistungsparameter und vordefinierter KPIs. Auf diese Weise können Hersteller die ideale Anlagenleistung ermitteln, um ähnliche Anlagenabläufe in verschiedenen Werken zu vergleichen und zu optimieren. Mit einem umfassenden Dashboard bietet der Performance Twin unvergleichliche Einblicke in die Produktionsmetriken und identifiziert Engpässe und Ineffizienzen sofort. Dieser datengestützte Ansatz ermöglicht es Entscheidungsträgern, fundierte Anpassungen vorzunehmen und so die Betriebszeit um bis zu 10 % und die Ausbeute um bis zu 5 % zu erhöhen, und zwar mit Zugriff auf umfassende Dashboards in Echtzeit.

• Ops Predictive Twin: Verhinderung von Ausfallzeiten und Erhöhung der Verlässlichkeit

Einer der wichtigsten Vorteile der LTTS Digital Twin for Line Operations-Lösung sind die unschätzbaren Erkenntnisse, die sie bei der Vorhersage kritischer Ausfälle und der Ursachenanalyse bietet. Durch die Nutzung von historischen und Echtzeitdaten ermöglicht die Lösung die Vorhersage kritischer Anlagenausfälle, bevor sie auftreten, und hilft bei der Erkennung von First-of-Fault-Punkten. Die Identifizierung von Problemen wird durch die Darstellung von Warnungen in einer interaktiven 3D-Linienumgebung wesentlich beschleunigt, die je nach Bedarf auch durch Live-Videoübertragungen für kritische Bereiche ergänzt wird. Dies ermöglicht ein proaktives Eingreifen, so dass Wartungsteams Probleme während geplanter Ausfallzeiten angehen können, anstatt auf unerwartete Ausfälle zu reagieren. Das Ergebnis ist eine bis zu 20 % höhere Betriebszeit für kritische Anlagen, eine bis zu 2 % höhere Right-First-Time-Quote, eine bis zu 30 %ige Verbesserung der mittleren Zeit bis zur Diagnose (MTD) und der mittleren Zeit bis zum Ausfall (MTTF) sowie eine höhere Gesamtproduktivität.

Die Lösung bietet den Anwendern auch die Möglichkeit, sie über die Cloud zu nutzen oder sie vor Ort in der Nähe ihres Betriebs zu implementieren. Es ist jedoch anzumerken, dass die Kombination mit einer Cloud-Lösung den Kunden, die die LTTs-Lösung in ihren Betrieb übernommen haben, viel mehr Flexibilität, Skalierbarkeit, Zugänglichkeit und Sicherheit bieten kann.

• AWS IoT Twin Maker

Der Aufbau von digitalen Zwillingslösungen auf Cloud-Plattformen bietet unseren Kunden enorme Vorteile. AWS IoT TwinMaker ist ein solches Cloud-Tool, mit dem wir digitale Zwillinge mit der Fähigkeit erstellen können, vorhandene Daten aus verschiedenen Quellen zu nutzen, virtuelle Darstellungen jeder physischen Umgebung zu erstellen und vorhandene 3D-Modelle mit realen Daten zu kombinieren. Es bietet die Möglichkeit, digitale Zwillinge zu nutzen, um schneller und mit vordefinierten APIs eine ganzheitliche Sicht auf den Betrieb zu erstellen und so den Integrationsaufwand zu verringern. Mit dem AWS IoT TwinMaker Plug-in für Grafana können wir digitale Zwillinge auch in Webanwendungen für weitere Analysen integrieren. Tecnomatix, Flex SIM von Siemens, 3D Experience von Dassault und Ansys Twin Builder Simulationssoftware können verwendet werden, um digitale Zwillingsprüfstände für virtuelle Inbetriebnahmemöglichkeiten auf der Grundlage der Anlagen- und Kundenanwendungslandschaft zu entwickeln.

Abb. 1: Digital Twin Dashboard einer Linie, das Durchsatz, Effizienzparameter und andere Erkenntnisse zeigt

Durch die Nutzung von Digital Twin for Line Operations können globale Hersteller wettbewerbsfähig bleiben, sich an die sich ständig ändernden Marktanforderungen anpassen und nachhaltiges Wachstum erzielen. Die Zukunft des Anlagenbetriebs liegt in der nahtlosen Integration dieser transformativen Technologie, und wer sie einsetzt, wird von der gesteigerten Produktivität, der Nachhaltigkeit, den reduzierten Kosten und der beispiellosen operativen Exzellenz profitieren.

Machen Sie sich die Revolution des digitalen Zwillings zu eigen und schöpfen Sie das volle Potenzial Ihrer Fertigungskapazitäten mit dem speziell entwickelten LTTS Digital Twin for Line Operations aus.