Konkrete Umsetzung entlang des Lebenszyklus

Bild 3: Mit dem webbasierten Engineering-Tool ‚Easy System Designer‘ entsteht der Digitale Zwilling für die Maschine quasi ‚nebenbei‘.

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Lenze bietet Entwicklern und Konstrukteuren zukünftig die Möglichkeit – beispielsweise über den Webdienst ‚Easy System Designer‘ –, das erste digitale Abbild für eine Maschine zu erstellen. Mit weiteren Webdiensten kann diese Struktur mit technischen Daten und Dokumentationen eines Gerätes angereichert werden. Dieser digitale Zwilling dient als Basis für weitere Tools und Anwendungen und schafft so eine neue standardisierte und automatisierte Durchgängigkeit von Daten und Informationen.

In der konkreten Umsetzung werden bei Lenze die Asset-Daten aller Komponenten – sprich das digitale Typenschild, technische Daten sowie die Dokumentation – über Webdienste bereitgestellt. Der Mehrwert entlang des gesamten Lebenszyklus einer Anlage ist dadurch enorm, denn diese Daten werden durchgereicht – vom Engineering über die Inbetriebnahme bis hin zu Wartung.

Die Bereitstellung von Komponentendaten durch den Lieferanten vereinfacht zudem Integrationsprozesse im Entwicklungsprojekt. Ziel ist es, durch die Vermeidung doppelter Modellierungsarbeit und eine im Idealfall komplett hardware-freie Entwicklung schneller und kosteneffizienter Produkte auf den Markt bringen zu können.

Zudem lassen sich die digitalen Zwillinge zur Dokumentation ganzer Anlagen nutzen, beispielsweise für Instandhaltungsaufgaben. Darüber hinaus gibt es Unternehmen, die keinen Überblick darüber haben, welche Assets in der Fertigung vorhanden sind. Hier schafft der Zwilling Transparenz – in den Inventarlisten und in den Prozessen. Darauf aufsetzend können Unternehmen die Gesamtanlageneffektivität analysieren und optimieren.

Wille zum Wandel

Um den digitalen Zwilling für sich zu nutzen, müssen Unternehmen keine besonderen Voraussetzungen schaffen, sie müssen lediglich bereit sein, sich auf neue Technologien und Methodiken einzulassen. Wichtig ist dabei, sich die richtigen Partner für die Umsetzung zu holen. Außerdem geht es nicht darum, gleich alles Gewohnte über den Haufen zu werfen, sondern darum, anzufangen, erste Durchstiche zu machen und zu lernen.

Der Autor: Patrick Bruder ist Business Development Manager Automation bei Lenze.

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Den digitalen Zwilling macht ein Unternehmer nicht zum Selbstzweck. Es lohnt sich, die Anforderungen der eigenen Kunden anzuschauen: Ein Klassiker ist zum Beispiel die Forderung des Endkunden nach OPC UA Companion Specifications, wie PackML. Auf der anderen Seite sollte sich der Maschinenbauer ebenso darüber Gedanken machen, welche nützlichen Informationen er überhaupt bieten könne, beispielsweise Asset-Informationen für Maintenance-Tools.

Lenze ist von der Strategie, die Daten über Webdienste zur Verfügung zu stellen, überzeugt: Der digitale Zwilling wird zukünftig so selbstverständlich sein, wie heutzutage die Bereitstellung von Datenblättern auf der Homepage. Wer aus dieser digitalen Zwillings-Lieferkette herausfällt, wird früher oder später aus der realen Wertschöpfungskette herausfallen, da ansonsten der Aufwand zur Modellierung auf Seiten der Kunden zu groß wird.

Was aber gut für den Anwender ist, kann sich herausfordernd für Komponentenhersteller auswirken: Die Austauschbarkeit der Komponenten fällt dem Kunden leichter. Aber auch hier gilt – die inneren Werte machen den Unterschied.

Interview mit Burkhard Balz - Lenze und der digitale Zwilling

Burkhard Balz, Senior Vice President Automation Systems bei Lenze.

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Was versteht Lenze unter dem ‚Digitalen Zwilling‘ und wie nutzt ihn das Unternehmen für sich?

Burkhard Balz: Der Digitale Zwilling steht für die neue, offene und standardisierte Interoperabilität in der Industrie 4.0. Er ist als Single-Point-of-Information die Basis für viele Anwendungen und Dienste entlang des Lebenszyklus von Geräten und Maschinen. Damit bietet er eine echte Unterstützung in der industriellen Automation, macht beispielsweise die virtuelle Inbetriebnahme oder auch das Asset Management möglich. Mit der Durchgängigkeit und den Zugriffsmöglichkeiten auf relevante Daten und Dokumente aller verbauten Geräte sind – über den gesamten Lebenszyklus betrachtet – Einsparpotenziale im zweistelligen Prozentbereich möglich. Lenze unterstützt den Digitalen Zwilling für die eigenen Komponenten, beispielsweise stellen wir Typ- und Instanzdaten zu unseren eigenen Assets und als Austauschformat im Engineering bereit, aber natürlich unterstützen wir damit auch bei der Umsetzung auf OEM-Seite.

Was unterscheidet den digitalen Zwilling von einer Simulation oder einem CAD-Modell?

Balz: Simulation ist nur einer der vielen Use-Cases für den digitalen Zwilling. Es geht aber um viel mehr als Simulation oder ein CAD-Modell. Der Digitale Zwilling deckt den gesamten Lebenszyklus ab. Liefert die dazugehörigen Dokumentationen, Echtzeitdaten und vieles mehr; je nach Anwendungsfall kommen andere Daten zum Tragen oder etwa unterschiedliche Schnittstellen. Außerdem ist der Digitale Zwilling die Basis für die Nutzung von Cloud-Services, die zur Optimierung von Fertigungsprozessen beitragen bis hin zur intelligenten Auswertung von Betriebsdaten aus den Antrieben, die zusätzliche Sensoren überflüssig machen. Und nicht zuletzt erhöht er die Flexibilität von Anlagen, in denen ganze Fertigungsmodule einfach per Plug & Produce ausgetauscht werden können.

Wie verändert der digitale Zwilling die Arbeitsabläufe und Prozesse?

Balz: Gerade beim Engineering versprechen wir uns für unsere Kunden erhebliche Erleichterungen und in der Folge Einsparungen beim Zeitaufwand und den Kosten. Stellen wir uns nur vor: EINE Datenbasis und die verschiedenen Gewerke greifen darauf zu – keine Redundanzen, keine doppelte Arbeit, weil man auf bereits Erstelltes aufbauen kann, und ein Rückfluss an Informationen. Zudem vereinfachen integrierte Informations- und Simulationsmodelle die Inbetriebnahme und außerdem werden die Betriebsprozesse verbessert – beispielsweise durch den schnellen Zugriff auf relevante Informationen im Fehlerfall. Sie sehen, die Möglichkeiten sind vielfältig.

Welche Services werden mit ihm möglich?

Balz: Schauen wir auf unsere Kunden, die Maschinenbauer. Hier setzen wir beispielsweise auf ein Asset- und Ticketmanagement. Das wird helfen, im Fehlerfall schnell und komfortabel Hilfe zu finden, etwa durch die korrekte Dokumentation oder mit einem Ticketsystem zwischen Maschinenbetreiber und Maschinenbauer. Außerdem bereitet die Steuerung Asset-Live-Daten basierend auf Standards wie OPC UA DI auf und stellt diese zur Verfügung. Anschließend geht es in die Cloud inklusive Remotezugriffsmöglichkeiten und Verbindung zur Komponentendokumentation oder den Möglichkeiten für OEE und Downtime Tracking sowie Condition Monitoring. Die Ideen sind hier vielfältig – wichtig ist die Durchgängigkeit der Daten und Informationen, die man dann wiederum weiter verknüpfen und verarbeiten kann.

Wie sind die Begriffe Verwaltungsschale – Asset Administration Shell, kurz AAS – und digitaler Zwilling einzuordnen?

Balz: Prinzipiell kann man sie als Synonym verwenden, wobei ich die Aussage „Die AAS ist der standardisierte Digital Zwilling“ ganz passend finde, da hier der Aspekt der Standardisierung nochmals hervorgehoben wird. Und das ist ein zentraler Punkt für den Erfolg des Digitalen Zwillings.

Welche konkreten Anwendungen und Tools gibt es in Bezug auf den digitalen Zwilling?

Balz: Gerade beim Asset- und Ticketmanagement sind wir bereits sehr konkret unterwegs. Auch mit unserem EASY System Designer schreiten wir voran. Dieses neue webbasierte Tool nutzt die AAS für das Kreieren eines digitalen Abbildes oder digitalen Zwillings einer Maschine. Die Maschine lässt sich damit modular beschreiben, auslegen und teilweise verwalten. Zudem wird eine Struktur für den digitalen Zwilling ausgeleitet. Außerdem bieten wir jetzt schon Web-Services zu Komponenten-Informationen und bauen das Angebot kontinuierlich aus.