Windkraftanlagen (sowohl Onshore als auch Offshore), Gasturbinen unter extremen Einsatzbedingungen in Peak-Kraftwerken, Kolbenkompressoren in Öl- und Gasanlagen, Rührwerke in der Lebensmittelindustrie oder kilometerlange Förderbänder im Bergbau – all das sind essenzielle Bestandteile industrieller Prozesse. Diese Anlagen arbeiten unter extremen Bedingungen und verursachen hohe Investitions- und Betriebskosten. Ihre reibungslose Funktion ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des gesamten Unternehmens. Ein ungeplanter Ausfall kann den kompletten Produktionsprozess zum Stillstand bringen und gravierende finanzielle Auswirkungen auf die Gewinn- und Verlustrechnung haben.

Um solchen Risiken zu begegnen, ist eine kontinuierliche, rund um die Uhr verfügbare Überwachung unerlässlich. Dabei reicht es nicht aus, lediglich auf Störungen zu reagieren; Unternehmen müssen vielmehr in die Lage versetzt werden, potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und proaktiv zu handeln. Dies erfordert intelligente Systeme, die nicht nur Daten sammeln, sondern auch in aussagekräftige Handlungsempfehlungen übersetzen.

Die Zukunft der industriellen Überwachung

Zur Erfassung der Maschinendaten dient beispielsweise der Vibrationssensor ‚VIM‘ von Pepperl+Fuchs. © Pepperl+Fuchs

Eine Antwort auf diese Anforderungen liefert die digitale Lösung ‚Bosch Digital Twin Starter Kit for IAPM‘. Von Bosch, Amazon Web Services (AWS) und Pepperl+Fuchs gemeinsam entwickelt, bietet sie ein umfassendes System für ein Integrated Asset Performance Management (IAPM), das tiefgreifende Einblicke in den Zustand und die Leistungsfähigkeit komplexer Maschinen ermöglicht.

Durch die Kombination physikbasierter Modellierung mit künstlicher Intelligenz analysiert das System eine Vielzahl von Datenquellen. Auf diese Weise erkennt es nicht nur potenzielle Fehler, sondern bewertet auch deren Ursachen und Auswirkungen. So entsteht ein digitaler Zwilling einer Anlage, der nicht nur aktuelle Zustände widerspiegelt, sondern auch Prognosen über den zukünftigen Betrieb erlaubt. Anwender erhalten Informationen, die bisher verborgen blieben, und damit eine neue Entscheidungsgrundlage für effiziente und sichere Produktionsabläufe.

Nahtlose Integration

Ein zentrales Element dieser digitalen Lösung ist der ‚AWS IoT TwinMaker‘, der als Plattform die Verbindung zwischen Menschen, Maschinen und Prozessen ermöglicht. Durch die visuelle Darstellung physischer Anlagen in einer immersiven 3D-Umgebung wird die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Technologie verbessert: Anwender erhalten intuitiven Zugang zu Maschineninformationen, während Betriebsdaten in Echtzeit visualisiert und analysiert werden. So lassen sich Stillstandzeiten reduzieren, Entscheidungen beschleunigen und die Gesamtanlageneffizienz steigern.

Dashboards im Bosch IAPM visualisieren die gesammelten Sensordaten und stellen prädiktive Analysen zur Verfügung. © Pepperl+Fuchs

Ergänzend dazu stellt das System ein rollenbasiertes, individuell anpassbares Dashboard bereit. Dieses ermöglicht es, die angezeigten Informationen exakt auf die Bedürfnisse unterschiedlicher Nutzergruppen zuzuschneiden – zum Beispiel für Wartungsteams, Produktionsleiter oder das Management. Jede Rolle erhält so übersichtlich, kontextbezogen und in Echtzeit die relevanten Datenpunkte, KPIs und Systemwarnungen, die für fundierte Entscheidungen erforderlich sind.

Im Fokus stehen dabei wesentliche ‚Lifetime-Themen‘: Die Planung und Optimierung von Anlagenlaufzeiten, Stillstandzeiten (Downtimes), Ersatzteilverfügbarkeiten und Personaleinsatz lassen sich anhand der Dashboard-Daten steuern. Wertvoll sind dabei grafisch aufbereitete und jederzeit abrufbare zentrale Leistungskennzahlen (KPIs) wie Temperaturverläufe, Schwingungsdaten oder Verschleißindikatoren.

Ein Schlüsselfaktor für die vorausschauende Instandhaltung ist der RUL-Wert (Remaining Useful Life), also die verbleibende Restlebensdauer eines Bauteils oder einer Komponente. Die präzise Vorhersage des RUL ermöglicht es, Wartungsmaßnahmen genau zum richtigen Zeitpunkt durchzuführen – weder zu früh (unnötige Kosten) noch zu spät (Risiko eines Ausfalls). Dadurch lassen sich Ersatzteile bedarfsgerecht beschaffen, Serviceeinsätze gezielter planen und ungeplante Ausfallzeiten signifikant reduzieren. RUL ist somit nicht nur ein technischer Wert, sondern ein betriebswirtschaftlich relevanter Indikator für Effizienz, Verfügbarkeit und Kostenkontrolle.

Immersive Visualizations: Daten greifbar machen

Der Autor: Benedikt Rauscher ist Senior Manager External Collaboration bei Pepperl+Fuchs in Mannheim. © Pepperl+Fuchs

Bosch setzt bei der Entwicklung des Digital Twin IAPM gezielt auf immersive Visualisierungen, um komplexe Systemzustände und Zusammenhänge für den Menschen verständlicher und intuitiver erfassbar zu machen. Dabei geht es nicht nur um einfache Visualisierungen, sondern um die interaktive Abbildung physischer Anlagen in realitätsnaher Darstellung und in Echtzeit. Typische Formen dieser Visualisierung umfassen:

• 3D-Modelle von Maschinen, Produktionslinien oder Anlagenlayouts
• Echtzeitdaten-Overlays auf die digitalen Modelle (zum Beispiel Temperatur, Schwingungen, Auslastung)
• Navigierbare digitale Zwillinge im Browser oder auf mobilen Geräten
• Kontextsensitive Zustandswarnungen mit farblicher Codierung

Diese Visualisierungen ermöglichen es Fachkräften aus Instandhaltung und Betriebsführung, Maschinen- und Prozessdaten räumlich zu erfassen und besser zu verstehen. Fehler lassen sich schneller lokalisieren, Wartungsentscheidungen fundierter treffen und Optimierungspotenziale frühzeitig erkennen. Zudem fördern sie die standortübergreifende Zusammenarbeit: Teams auch global vernetzter Unternehmen greifen unabhängig vom Anlagenstandort gemeinsam auf digitale Abbilder zu.

Brücke zur betriebswirtschaftlichen Ebene

Ein ergänzender Partner in dieser Systemlösung ist Syntax. Der Spezialist für intelligente ERP-Integration sorgt dafür, dass die durch den Digital Twin generierten Betriebs- und Sensordaten gezielt in die zentralen IT-Systeme wie SAP integriert werden.

Ein ERP-System von SAP gilt in vielen Industrieunternehmen als das Rückgrat der Geschäftsprozesse. Es steuert zentrale Abläufe wie Instandhaltung, Logistik, Ersatzteilmanagement, Personal- und Ressourcenplanung sowie Einkauf. Aus diesem Grund zählt SAP zu den strategisch bedeutendsten IT-Systemen, denn ein Ausfall kann den gesamten Betrieb gefährden.

Der Autor: Hans-Günter Busch ist Technology Manager New Business Development Fabrikautomation bei Pepperl+Fuchs in Mannheim. © Pepperl+Fuchs

Syntax integriert die vom Bosch Digital Twin Starterkit for IAPM generierten Daten in das ERP-System und ermöglicht es, Informationen aus dem Maschinenbetrieb direkt in SAP-basierten Workflows zu nutzen. So wird beispielsweise sichergestellt, dass Wartungsmaßnahmen rechtzeitig eingeplant, Ersatzteile frühzeitig bestellt und Instandhaltungsressourcen effizient zugewiesen werden können. Das Ergebnis ist eine durchgängige Prozesskette – von der Echtzeit-Diagnose über prädiktive Wartung bis zur vollintegrierten Umsetzung auf ERP-Ebene. Diese Verbindung schafft Planbarkeit, Prozess-sicherheit und Effizienz im industriellen Alltag.

Das Starterkit im Überblick

Das IoT Edge Gateway ‚BTC22’ von Pepperl+Fuchs ist Bestandteil des ‚Digital Twin – IAPM Starter Kit‘. © Pepperl+Fuchs

Für den schnellen, praxisnahen Einstieg gibt es ein speziell entwickeltes Digital Twin IAPM Starter Kit, das eine dreimonatige Testphase mit festem Umfang und Preis umfasst. Dazu gehören folgende Hauptkomponenten:

• Sensorik und Hardware von Pepperl+Fuchs zur Erfassung der Maschinendaten: IoT Edge Gateway, IO-Link Master, Vibrationssensoren sowie Zubehör
• Vorbereitete Cloud-Umgebung auf AWS: Eine von Bosch bereitgestellte AWS-Instanz mit allen notwendigen Services steht für die Dauer der Testphase bereit.
• Bosch Digital Twin – IAPM Dashboard: Das zentrale Dashboard visualisiert die gesammelten Sensordaten und stellt prädiktive Analysen (technisch, operativ und wirtschaftlich) zur Verfügung.

Das Kit kann bei zentralen Maschinentypen angewendet werden und eignet sich beispielsweise für Turbomaschinen, Rührwerke, Ventile sowie Getriebe und Lager. Es ist nahtlos skalierbar: Nach der Testphase lässt sich die Lösung flexibel auf weitere Maschinen, Anlagen oder Standorte übertragen, ohne Systembrüche oder tiefgreifende Eingriffe in bestehende IT- oder OT-Strukturen.

Dank dieser freien Skalierbarkeit lässt sich die Lösung von einzelnen Pilotanwendungen ausgehend schrittweise auf die gesamte Produktion ausweiten, als Innovationspfad für die gesamte Organisation.