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ISG Industrielle Steuerungstechnik: Geburt des digtialen Zwillings

Mit der neuen Version von ISG-Virtuos können Anwender virtuelle Abbilder realer Maschinen, Anlagen oder Geräte erzeugen. Dr. Christian Daniel, Business Manager Simulation Technology bei ISG Industrielle Steuerungstechnik, über die Technologie des digitalen Zwillings.

Christian Daniel von ISG Bildquelle: © ISG

Dr. Christian Daniel: "Der digitale Zwilling begleitet sein reales Gegenüber über das gesamte Produktleben."

Herr Dr. Daniel, was ist mit einem digitalen Zwilling alles möglich?

Daniel: Schon in der Entwicklungsphase steht er allen Unternehmensbereichen als Integrationsplattform zur Verfügung. Danach ist er jederzeit bereit für virtuelle Inbetriebnahmen, Anlagenoptimierungen im laufenden Betrieb, Fernwartungen oder Schulungen. Das gestattet Planungsansätze, die die reale Welt ohne Einschränkung abbilden und Anwender bei der Verwirklichung von flexiblen und einfach rekonfigurierbaren Produktionssystemen unterstützen – zugunsten eines simultanen Engineerings, schnellen Hochfahrens und des sicheren, nachhaltigen Betriebs von Maschinensystemen. Der digitale Zwilling erlaubt neben der Simulation von Materialfluss und Logistikabläufen auch exakte Performance-Aussagen unter Berücksichtigung aller Komponenten und Baugruppen.

Welche konkreten Vorteile ergeben sich daraus?

Daniel: Reale Inbetriebnahmen werden um bis zu 80 % verkürzt, Produktentwicklungskosten und -zeiten durch agilere, effizientere Prozesse um 20 bis 30 %. Daraus resultierende, deutlich kürzere Projektlaufzeiten mit abgesicherten Ergebnissen und reduziertem Risiko eröffnen weitere Wettbewerbsvorteile – zumal Unternehmen freie Entwicklungskapazitäten für strategisch entscheidende Innovationen gezielt einsetzen können.

Wie hat sich ISG-virtuos weiterentwickelt, sodass ein digitaler Zwilling möglich wird?

Daniel: Vor 15 Jahren war die Idee hinter ISG-virtuos, eine virtuelle Maschine für NC-Steuerungstests unter Berücksichtigung der Maschinendynamik aufzubauen, die im Kommunikationstakt des Antriebsbusses berechnet wird. Heute berechnet ISG-virtuos das Maschinen-/Anlagenverhalten mithilfe der Hardware-in-the-Loop-Simulation in Echtzeit bei einem Steuerungstakt unter einer Millisekunde – inklusive physikbasiertem Materialfluss.

Wichtig war die Entwicklung virtueller, wiederverwendbarer Komponenten, die ihren realen Gegenübern bis ins Detail entsprechen – samt Schnittstellen, Verhalten in Steuerungs-Echtzeit und Parametrierung. Die in Bibliotheken verfügbaren virtuellen Komponenten unterstützen den schnellen Aufbau neuer virtueller Anlagen. Aufgrund der Komponentenbasiertheit sprechen wir gern vom echten digitalen Zwilling, da es sich um virtuelle Einzelkomponenten handelt, die sich bedarfsgerecht zu einem Gesamtsystem kombinieren lassen. Der Vorteil: Ändert sich am realen System eine Einzelkomponente, wird auch nur diese im Zwilling ausgetauscht. Ein zeitaufwendiger Neuaufbau des Gesamtsystems entfällt.

Und wie lässt sich der digitale Zwilling umsetzen?

Daniel: Mit dem Software-Development-Kit ‚SDK C++‘ ist es Anwendern und Komponentenherstellern möglich, virtuelle Verhaltensmodelle für Komponenten und Baugruppen zu erstellen, die sie als Bibliotheksbausteine zum Aufbau virtueller Anlagen nutzen können. Dank der Offenheit des Systems lassen sich spezialisierte Projektierungs- und Planungstools integrieren und spezifische Systeme umsetzen.

Sind digitale Zwillinge schon im Einsatz?

Daniel: Definitiv, immer mehr Anwender sind vom Konzept überzeugt. Etwa der Maschinen- und Anlagenhersteller für die holzverarbeitende Industrie Homag. Mit dem Ziel, die Dauer von Außen- und Innenmontagen zu verkürzen sowie auf derselben Fläche und mit gleichen Personalressourcen ein deutlich höheres Volumen zu erzielen, kann Homag auf Tests an realen Komponenten komplett verzichten. Zudem liefern immer mehr Komponentenhersteller neben den realen Komponenten auch virtuelle Zwillinge aus.