Digitaler Zwilling – mehr Interoperabilität in der Industrie 4.0

Der Digitale Zwilling setzt neue Maßstäbe

In der Ära der Industrie 4.0 haben sich viele neue Technologien und Konzepte entwickelt, die die Art und Weise, wie produziert und gearbeitet wird, revolutionieren. Eine solche Innovation, die in der industriellen Landschaft zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist der sogenannte Digitale Zwilling.

Was ist ein Digitaler Zwilling?

Die Verwaltungsschale (englisch: Asset Administration Shell, Kurzform: AAS) ist in der Industrie 4.0. der digitale Zwilling für ein reales Asset in all seinen Lebensphasen. Sie ist somit der „genormte Stecker“ zwischen der analogen und virtuellen Welt. Doch wofür genau ist der Digitale Zwilling wichtig? Welche Probleme löst er?

Interoperabilität von Datensilos in der Industrie 4.0

Viele Unternehmen sind in verschiedene Abteilungen eingeteilt – je größer ein Unternehmen, desto mehr Abteilungen. Ein Datensilo bezieht sich auf eine Situation, in der Daten in isolierten oder abgeschotteten Systemen oder Abteilungen innerhalb eines Unternehmens oder einer Organisation gespeichert werden. Dies geschieht, wenn verschiedene Abteilungen oder Teams, oft aus historischen Gründen, unterschiedliche Softwarelösungen oder Datenbanken verwenden, die nicht miteinander kompatibel sind.

Datensilos sind dadurch nach und nach so entstanden, dass Sie gut zu dem jeweiligen Anwendungsfall passen. Sie sind immer weiter gewachsen, was innerhalb eines Unternehmens nicht unbedingt ein Problem darstellen muss. In der Vergangenheit hatten sie auch durchaus ihre Berechtigung: ein Aktenordner beispielsweise ist eine mögliche Variante eines Datensilos, jedoch auf ein Büro beschränkt.

Wann Datensilos zum Problem werden

Wenn Teams ihre Daten als „ihr eigenes Eigentum“ betrachten, kann dies organisatorische und kulturelle Barrieren verursachen, und die Zusammenarbeit erschweren. Hinzu kommt, dass wir in einem Zeitalter sind, in dem die Daten unternehmensweit ausgetauscht werden sollen, um weitere Mehrwerte zu generieren. Durch die unterschiedlichen Formate, Strukturen und vor allem Sprachen und Grammatik wird dieser Austausch immer schwieriger. Die Interoperabilität verringert sich zunehmend.

Die Folgen davon sind:

  • Eingeschränkte Datenzugänglichkeit über Abteilungen und Systeme hinweg
  • Ineffiziente Datenanalyse durch fehlende Verfügbarkeit von Informationen
  • Dateninkonsistenz durch unterschiedliche Datensatzversionen
  • Sicherheitsrisiken durch individuelle Sicherheitsmaßnahmen
  • Hohe Kosten durch Wartung und Verwaltung, als auch Redundanz von Daten
  • Mangelnde Flexibilität, Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit der Unternehmen

Standarisierung mit dem Digitalen Zwilling

Die oben genannten Folgen haben zur Entwicklung des Digitalen Zwilling geführt. Der Digitale Zwilling ist standardisiert, umgibt das reale Asset und ist sein digitaler Stellvertreter. Er enthält bei einer Maschine z.B. Technische Daten, Bedienungsanleitung, Serviceheft, Bestelldaten, oder Ähnliches. Der neue Standard des Digitalen Zwilling sorgt somit für die gewünschte Interoperabilität. Durch eine gemeinsame Sprache, Zeichen, Semantik, Kommunikation und vieles mehr, wird Ordnung und Struktur in die Datenablage gebracht. Somit gibt es nun einen Standard mit welchem Datensilos der Vergangenheit angehören.

Aufbau des Digitalen Zwilling

Der Digitale Zwilling ist hierarchisch aufgebaut, folglich können auch komplexe Assets unterteilt und beschrieben werden. Ein beispielsweise Umrichter von LENZE könnte in seiner Verwaltungsschale folglich seine technischen Daten, wie z.B. die Kommunikationsmöglichkeiten, die Ident-Nummer und den kw-Leistungsbereich bereitstellen.

Der Lebenszyklus eines Digitalen Zwilling

Der Digitale Zwilling ist von vornherein so konzipiert, dass sie alle Lebensphasen des Assets abdeckt. Dazu gehören beispielsweise die folgenden Phasen: Planung, Entwurf, Betrieb, Wartung, Recyling. Nebenbei sei bemerkt, dass ein Asset nicht notwendigerweise ein physikalische Einheit sein muss. Auch eine Software Lösung, wie beispielsweise ein “Condition Monitoring System” kann ein Asset darstellen.

Anwendungsszenarien

Es gibt, wie man sich vorstellen kann, sehr viele Anwendungsszenarien, bei denen die Verwendung des Digitalen Zwilling zukunftsweisend ist und für Ordnung sorgt.

Beispiele für Anwendungsszenarien und deren Nutzen sind:

  • Einheitliches Format für Betreiber mit verschiedenen Zulieferern –> Betreiber kann schneller und einfacher auf Dokumente verschiedener Hersteller zugreifen

  • Grundlage für zukünftige Gesetzliche Anforderungen wie “Produktpass – DPP” oder “CO2 Fußabdruck – PCF” –> die Verwaltungsschale hilft als Standard Regulierungen zu erfüllen

  • Machine to Machine Kommunikation –> Maschinen können sich miteinander “unterhalten”

  • Digitales Typenschild –> Infos aus bspw. vielen PDFs sind standardisiert für alle digital verfügbar

  • u.v.m.

Und auch KI-Modelle benötigen einheitliche strukturierte Daten. Der Digitale Zwilling liefert diese:
Die Kombination von Verwaltungsschalen und KI kann dazu beitragen, die Produktion in der Industrie 4.0 intelligenter und effizienter zu gestalten, indem sie die Daten, die in der Verwaltungsschale gespeichert sind, nutzt, um bessere Entscheidungen zu treffen und Prozesse zu automatisieren.

Machen Sie Ihre industriellen Daten durchgängig nutzbar

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