Bericht

Die Digitalisierung komplexer Fertigungsprozesse sichert unsere internationale Wettbewerbsfähigkeit. Um im Internet der Dinge alles miteinander zu vernetzen und Industrie 4.0 umzusetzen, braucht es eine gemeinsame Basis – den digitalen Zwilling.

„Digitaler Zwilling“ ist allerdings kein eindeutig definierter Begriff. Vor der Idee der Industrie 4.0 bezeichnete man damit das digitale Abbild realer Objekte, z.B. im CAD-Umfeld. Bevor ein Objekt gebaut wurde, entstand zunächst das virtuelle Abbild. Heute geht es um sehr viel mehr.

Im Industrial Internet of Things, also dem Internet der Dinge bezogen auf industrielle Anwendungen, kennt jede Komponente, jede Maschine und jede Anlage ihren Platz, ihre Funktion und ihre Bedürfnisse. Ziel ist eine selbstständige Lösung von Aufgaben, in die sich alle Teilnehmer optimal einbringen.

Das setzt voraus, dass Produkte, Maschinen und Prozesse digital beschrieben sind. Über dieses virtuelle Abbild vernetzen sie sich intelligent. Sie kommunizieren darüber und legen damit den Grundstein für Industrie 4.0. Der Begriff „digitaler Zwilling“ transportiert die Idee gut, greift aber vor allem in der globalen Umsetzung nicht weit genug. Daher hat die Plattform Industrie 4.0 die Bezeichnung „Verwaltungsschale“ definiert, die ein exaktes und weltweit gleiches Verständnis ermöglicht. Dieser Begriff wird häufig synonym zur Bezeichnung „digitaler Zwilling“ genutzt.

Das Tagebuch der Dinge
Von der ersten Konstruktionsidee bis zur Verschrottung begleitet die Verwaltungsschale das Objekt. Das Objekt bekommt dafür eine eindeutige Zuordnung zu seiner Verwaltungsschale. Der gesamten Lebenszyklus wird wie in einem Tagebuch mitgeschrieben. Informationen werden angereichert und können dort editiert werden.
Einerseits sind dort statische Informationen hinterlegt, z.B. Artikel- oder Seriennummer, Maße und technische Nennwerte. Aber auch dynamische Zustände wie die aktuelle Motorleistung oder Energieverbräuche sind eingebunden. So ist das physische Objekt immer aktuell und vollständig beschrieben.
Die Verwaltungsschalte dient als Schnittstelle zwischen Komponenten wie Sensoren und Aktoren und der Industrie-4.0-Welt. Dank ihr integrieren sich Gegenstände wie Maschinen, Komponenten oder Abläufe wie Bestellungen in die vernetzte Welt. Die standardisierte Kommunikation in Wertschöpfungsnetzwerken ist möglich, und das über Unternehmensgrenzen hinweg.

Informationen wie Zwiebelschalen
In der realen Produktionsumgebung entstehen aus einzelnen Bauteilen und Komponenten funktionsfähige Schaltschränke, die zu Maschinen und vernetzten Anlagen zusammengeführt werden. Hat jede Komponente eine Verwaltungsschale setzt sich diese ebenso zu einem Gesamtbild aller Einzelteile zusammen. So ergibt sich das Gesamtbild einer Anlage aus den digitalen Zwillingen der installierten Hard- und Software sowie aus den zusätzlichen Informationen der in der Anlage ablaufenden Prozesse. Maximale Transparenz und der Zugriff auf Prozesse sind in jeder gewünschten Tiefe möglich.

Verwaltungsschalen entstehen basierend auf definierten Standards, so dass Daten in gleichen Formaten abgelegt sind. Auch die Kommunikation der Teilnehmer ist vorgegeben. So fügt jedes Bauteil, unabhängig vom Hersteller, sich mit seinem digitalen Zwilling ins Gesamtbild ein.