Digitaler Zwilling

Was ist ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Abbild (d. h. eine digitale Version) eines physischen Vermögenswerts oder Prozesses, der zur Analyse und Optimierung von Produktdesigns, Fertigungsprozessen, Werkseffizienz und anderen Abläufen verwendet wird.

Durch den Einsatz digitaler Zwillinge zur Simulation realer Szenarien können Hersteller Alternativen schnell vergleichen und sichere Entscheidungen treffen, um ihre Ziele zu erreichen, z. B. die Kosten für das Produktdesign zu senken, die Markteinführung zu beschleunigen, Kosten- und Nachhaltigkeitskompromisse zu vergleichen und Alternativen für Reshoring/Friendshoring zu evaluieren.

Digitale Zwillinge untermauern das Internet der Dinge (IoT), Industrie 4.0 und damit verbundene Initiativen zur digitalen Transformation, die Daten aus verschiedenen Quellen kombinieren, um neue Fähigkeiten zu schaffen und ein neues Maß an Einblick und Intelligenz zu gewinnen. Hersteller können mithilfe dieser virtuellen Nachbildung Ergebnisse simulieren, analysieren und vorhersagen, was zu einer fundierteren Entscheidungsfindung und einer Optimierung der Prozesse führt.

Wie funktionieren digitale Zwillinge?

Der digitale Zwilling verwendet einen modellbasierten Definitionsansatz (MBD), um Produktdesign- und Spezifikationsdaten entweder in einem 3D-CAD-Modell oder einem PLM-System (Product Development Lifecycle) zu zentralisieren.

Die Zentralisierung von Daten aus verschiedenen Quellen ist von entscheidender Bedeutung, da die Produktentwicklung zu komplex für ein einziges Modell (digitaler Zwilling) ist, so das Journal of Manufacturing Systems vom Juli 2022. Ein Produktentwicklungsteam kann einen digitalen Zwilling für die Finite-Elemente-Analyse [FEA] und einen zweiten für die Optimierung des Fertigungsprozesses im Hinblick auf Kosten und Leistung verwenden.

Ein digitaler Faden verbindet die digitalen Modelle/Zwillinge im gesamten Fertigungsprozess.

Welche Arten von digitalen Zwillingen gibt es für Hersteller?

Die Technologie der digitalen Zwillinge lässt sich grob in die folgenden drei Kategorien einteilen:

1. Digitale Produktzwillinge beziehen sich auf 3D-CAD-Modelle (virtuelle Nachbildungen) von physischen Produkten, die Komponenten und Baugruppen sowie die Gesamtgröße und -form des Produkts enthalten. Produktentwicklungsteams nutzen Simulationen, um zu sehen, wie sich Designänderungen auf Produktqualität, Nachhaltigkeit, Kosten und Herstellbarkeit auswirken. Digitale Produktzwillinge, auch als Digital Asset Twins bezeichnet, können sich auch auf Sensoren beziehen, die in ein Produkt eingebaut sind, um dessen Leistung und Verhalten zu überwachen.
2. Digitale Prozesszwillinge bestimmen die effektivste Methode zur Herstellung eines Produkts, indem sie Fertigungsprozesse und -abläufe simulieren (z. B. Spritzgießen und additive Fertigung). Unternehmen simulieren Fertigungsprozesse mit Hilfe des digitalen Zwillings, um den für Kosten, Nachhaltigkeit und Herstellbarkeit am besten geeigneten Produktionsprozess/Workflow zu ermitteln.
3. Digitale Fabrikzwillinge sind virtuelle Modelle physischer Fabriken, die genaue fabrikspezifische Produktionskapazitäten und detaillierte Kosten, einschließlich Arbeits-, Strom- und Materialkosten sowie Gemeinkostenzuschläge auf der ganzen Welt, enthalten. Unternehmen nutzen diese Fähigkeit zur intelligenten Fertigung, um ihren CO2-Ausstoß im gesamten Ökosystem ihrer Lieferkette (Scope 3) zu bewerten, indem sie eine virtuelle Darstellung von Zulieferbetrieben und ihren eigenen Produktionsstandorten erstellen.

Was sind die Vorteile von Digital Twins?

• Verbesserte Entscheidungsfindung: Nutzen Sie die von digitalen Zwillingen bereitgestellten Daten und Analysen für eine fundiertere und strategischere Entscheidungsfindung auf allen Ebenen des Unternehmens.
• Rekalibrieren Sie die Produktentwicklung für neue Erfolgsebenen: Nutzen Sie Simulationen, um Was-wäre-wenn-Szenarien schnell zu untersuchen und die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen, während Sie gleichzeitig Möglichkeiten zur Kostenreduzierung, Verringerung der CO2-Belastung und vieles mehr aufdecken.
• Optimieren Sie Herstellungsprozesse: Ermitteln Sie den effektivsten Fertigungsprozess für jedes Produktdesign. Die Erkenntnisse können zu einer schnelleren und kosteneffizienteren Produktion führen und Möglichkeiten zur Verringerung des CO2-Ausstoßes bieten.
• Erreichen Sie neue Ebenen der Fertigungseffizienz: Nutzen Sie digitale Fabriken, um Entscheidungen über „Build vs. Buy“ zu bewerten, Lieferanten zu vergleichen und ausgewählte Fabriken bis hin zur Maschinenebene für die Produktion zu optimieren.
• Verschaffen Sie sich einen Wettbewerbsvorteil durch den Einsatz von Leistungsdaten aus der realen Welt: Nutzen Sie Produktfelddaten von IoT-Sensoren, um Produktverbesserungen vorzunehmen, die Kundenzufriedenheit durch vorausschauende Wartung zu verbessern und „versteckte“ Produktnutzungsfälle auf der Grundlage von Echtzeit-Leistungsdaten zu identifizieren.