Datennetze Der Digitale Zwilling ist der Schlüssel zur Industrie 4.0

Autor / Redakteur: Vanessa Erickson* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Mit dem Digitalen Zwilling können Geschäftsprozesse optimiert, die Effizienz gesteigert und die Produktivität der Mitarbeitenden erhöht werden. Henkel nutzt diese Technologien an vielen Produktionsstätten und konnte damit die Ressourceneffizienz bedeutend verbessern.

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Mit Hilfe des Digitalen Zwillings lassen sich On-Premise direkt die richtigen Entscheidungen treffen.
Mit Hilfe des Digitalen Zwillings lassen sich On-Premise direkt die richtigen Entscheidungen treffen.
(Bild: Aveva)

Die Corona-Pandemie hat Unternehmen weltweit gezwungen, ihr Geschäft anzupassen. Das bedeutet auch, die digitale Transformation zu beschleunigen und endlich in der Industrie 4.0 anzukommen. Denn es ist der einzige Weg, in der neuen Normalität zu bestehen und weiterhin innovativ zu bleiben.

Digitale Lösungen müssen im Kern der Wertschöpfungskette verankert sein, sonst kommen ihre transformativen Fähigkeiten nicht voll zum Tragen. Wenn Technologien wie Künstliche Intelligenz, die Cloud und das Internet der Dinge gleichzeitig eingesetzt werden, bieten sie große Vorteile. Dazu gehören optimierte Geschäftsprozesse, eine effizientere Wertschöpfung sowie verbesserte Mitarbeiterproduktivität.

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Herzstück dieser Technologien ist der Digitale Zwilling. Dabei handelt es sich um ein digitales Spiegelbild von physischen Anlagen, Prozessen, Personal, Systemen und Geräten. Der Digitale Zwilling bildet Echtzeit-Informationen dieser verbundenen Systeme ab und gibt so einen tiefen Einblick über die Effizienz verschiedener Prozesse und beschleunigt die Automatisierung. In der Industrie werden Digitale Zwillinge aktuell etwa eingesetzt, um neue Anlagen und Prozesse digital zu testen, Mitarbeitende zu schulen oder den laufenden Betrieb zu optimieren.

Der Digitale Zwilling bei der Arbeit

Das Marktforschungsinstitut IDC schätzt, dass die Ausgaben für die digitale Transformation bis 2023 2,3 Billionen US-Dollar erreichen werden. Um ihr wahres Potenzial zu entfalten, muss dies als ganzheitliche Strategie im gesamten Unternehmen umgesetzt werden. Der Digitale Zwilling kann hier das Vehikel sein, das dem Unternehmen einen Plan für die Transformation aufzeigt, Geschäfts- und Betriebsziele synchronisiert und letztlich optimale Ergebnisse liefert.

In der Fertigung kann ein Digitaler Zwilling die Effektivität von Anlagen, Maschinen und anderen Geräten in der Fabrikhalle in Echtzeit verfolgen. Die Kombination mit maschinellem Lernen und IoT-Funktionen liefert eine ganzheitliche Sicht auf die Anlage und ermöglicht eine prädiktive Wartung. Dadurch lassen sich ungeplante Ausfallzeiten vermeiden. Durch die virtuelle Simulation können zum Beispiel Messwerte zu Anlagentemperaturen, Stromverbrauch, Pumpendruck und Durchflussraten in Echtzeit beobachtet werden. Das bietet Ingenieuren die Möglichkeit, das System für eine optimale Leistung zu modellieren und es dahingehend anzupassen.

Als Abbild einer Lieferkette kann der Digitale Zwilling eine durchgängige Transparenz bieten, sodass Hersteller und Kunden jederzeit genau wissen, wo sich eine Lieferung befindet, welchen Weg sie genommen hat und wann sie am Zielort eintreffen wird.

IDC schätzt, dass die Ausgaben für die digitale Transformation bis 2023 2,3 Billionen US-Dollar erreichen werden.

Umfassende Informationen auf den ersten Blick

Schon auf einen Blick erhalten Mitarbeitende umfassende Informationen über den aktuellen Betrieb. Dies erleichtert es, Optimierungen vorzunehmen. Im Ergebnis können Unternehmen ihren Geschäftswert steigern und haben Raum für Innovationen.

Predictive Analytics führt zu verbesserten Betriebs- und Wartungsabläufen und generiert Kosteneinsparungen in Milliardenhöhe, entweder unmittelbar oder indirekt durch die Vermeidung von Ausfallzeiten. Aktuelle Sicherheits- und Regulierungsanforderungen können in das System integriert werden. Darüber lassen sich Szenarien modellieren. Der Digitale Zwilling wird so zum Schlüssel der Industrie 4.0.

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Vier Schritte zur digitalen Transformation
  • 1. 1Implementierung eines Digitalen Zwillings, basierend auf präzisen Datenfeeds, um die aktuelle Anlagenleistung zu ermitteln und wichtige Datenkontrollpunkte einzurichten.
  • 2. Simulationen und prädiktive Analysen, um die möglichen Wertsteigerungen durch Betriebs- oder Prozessverbesserungen und Risikokontrolle zu ermitteln.
  • 3. Entwicklung einer Digitale-Zwilling-Strategie, die die Programm- und Projektplanung für die Digitale Transformation abbildet.
  • 4. Umsetzung dieser Strategie, um Zusammenhänge zwischen aktuellen und zukünftigen Entwicklungen abzubilden und festzustellen, wie das Unternehmen oder Projekt auf interne oder externe Veränderungen reagiert.

Nachhaltiger produzieren dank virtuellem Spiegelbild

Der Konsumgüterhersteller Henkel hat sich zum Ziel gesetzt, den spezifischen Energieverbrauch zu senken, um die ISO-Norm 50001 in allen Produktionsstätten seiner Laundry & Home Care Produkte zu erfüllen. Außerdem soll auch die Ressourceneffizienz in der gesamten Wertschöpfungskette jährlich um fünf bis sechs Prozent gesteigert werden. Insgesamt will Henkel bis 2030 dreimal effizienter werden, gemessen am ökologischen Fußabdruck.

Um dieses Ziel zu erreichen, setzt Henkel im gesamten Unternehmen auf die digitale Transformation. Zunächst wurde eine systemübergreifende Plattform implementiert, die als digitales Rückgrat der Infrastruktur dient. Diese assimilierte auch Legacy-Systeme, sodass kein vollständiger Umbau der Software-Struktur notwendig war. Bis Ende 2020 wurden mehr als 4.000 physische und virtuelle Sensoren integriert, die Strom, Druckluft, Dampf, Wasser und Abwasser messen. Pro Tag werden mehr als 1 Mio. Datenpunkte erfasst.

Mit diesen Maßnahmen steigerte Henkel seine Effizienz und Nachhaltigkeit. Seit der Implementierung der digitalen Lösung sank der Energieverbrauch jährlich – bis 2020 sogar um 16 Prozent. Die Summe der Einsparungen belief sich im Jahr 2020 auf 8 Mio. Euro, insgesamt wurden bereits 37 Mio. Euro an Energiekosten eingespart.

Digitaler Zwilling hat Milliarden Potenzial

Das Marktforschungsunternehmen Gartner schätzt, dass der Digitale Zwilling bis 2021 potenziell für Milliarden von Szenarien genutzt werden könnte. Unternehmen, die das intelligente Stammdatenmanagement der Digitalen-Zwilling-Technologie schon heute nutzen, können den Dreiklang aus Geschäftsinnovation, Gewinnverbesserung und Stakeholder-Value bereits jetzt realisieren.

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* Vanessa Erickson arbeitet als Capital Project Portfolio Expert bei Aveva.

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