Die Ziele der Digitalen Transformation in der Industrie sind klar definiert: mehr Transparenz, Wissen und Geschwindigkeit. Nun machen drei digitale Zwillinge – von Anlage, Produkt und Fertigung – und ihre Vernetzung in der Praxis möglich, was theoretisch schon lange geklärt ist.
Wenn es gelingt, in den jeweiligen Ökosystemen rund um Anlagen, Produkte und Fertigungsprozesse je einen vollständigen digitalen Zwilling zu erzeugen und diese klug zu verbinden, ebnet dies den Weg zu einer wirklich smarten Fertigung. Zudem lässt sich die Automatisierung mit Digitalisierung auf die nächste Stufe hieven, um neue Geschäftsmodelle zu ermöglichen. In der Friedhelm Loh Group bringen dafür die Schwesterunternehmen Rittal, Eplan, Cideon und German Edge die Kompetenzen in ihren Domänen immer enger zusammen.
Seit den 80er Jahren kann Automatisierungstechnik für Fabriken mit einem digitalen Stromlaufplan und logischen Schaltplan starten. Dafür hat sich beispielweise Eplan als eine Standard-Anwendung in der Industrie etabliert. Neben der Software des Anbieters aus der Friedhelm Loh Group nutzen die Anlagenbauer dazu inzwischen einen weiteren Standard – das Eplan Data Portal –, mit dem die meisten marktgängigen Komponenten mit allen relevanten Daten als Modelle aus einer Bibliothek geladen werden können.
In Software wie Eplan Pro Panel entsteht dann das 3D-Modell, das sich als digitaler Zwilling der Anlage nutzen lässt – im besten Fall als ‚Single Source of Truth‘ in der Eplan Cloud. Dieses 3D-Modell enthält relevante Informationen, die auch zur realen Anlage gehören und für ihre Planung, ihren Bau, ihre Inbetriebnahme und ihren Betrieb wichtig sind: die Automatisierungslogik, die Verdrahtung der gesamten Elektrik, die Schaltschränke samt Inhalt und Aufbau sowie die Funktionsweise der Anlage und ihrer einzelnen Komponenten.
Da dieser digitale Zwilling hochrelevante Informationen darüber enthält, was die Produktionsanlage ausmacht, dient er nicht nur für deren Planung und Bau, sondern wird immer mehr auch für Prozesse herangezogen, die mit der Automatisierung und vor allem Digitalisierung zusammenhängen – beginnend mit dem Engineering, also dem Design und der Auslegung der Anlage, über Planung und Programmierung der Steuerung bis zum eigentlichen Maschinenbau und letztlich zum Betrieb und Service der Fabrik.
Da der digitale Anlagenzwilling eine so große und vor allem bereichs- und prozessübergreifende Bedeutung hat, kann er inzwischen als Rittal ePocket über einen QR-Code am Schaltschrank direkt aufgerufen und genutzt werden. Der digitale Zwilling in der Eplan Cloud begleitet den realen Schaltschrank fortan auf seinem gesamten Lebenszyklus. Wenn alle elektrotechnischen Daten einer Maschine oder Anlage digital vorhanden sind, lassen sich Änderungen direkt ins Projekt zurückspielen und mögliche Stillstandzeiten auf ein Minimum reduzieren.
Eines der Kernmotive für die smarte Fabrik ist der Fokus auf individualisierte Fertigung zu Bedingungen der Massenproduktion. Die Fertigung benötigt passende, produktionsrelevante Daten wie Stücklisten jedes Produkttyps oder sogar jedes einzelnen Produkts im richtigen Format. Neben den Konfigurationsinformationen des Kunden können dafür noch Bauteilinformationen oder Konstruktions-Updates aus dem PLM einfließen. Diese Daten müssen entlang der Kette von der Konfiguration durch den Kunden über die Fertigung bis zur Auslieferung laufen.
Mit anderen Worten: Für die Fertigung ist ein hochwertiger, vollständiger, digitaler Datensatz zu jedem Produkt beziehungsweise Werkstück gefragt – ein digitaler Produktzwilling. Dabei kommen die Abkürzungen ins Spiel, die für jeden Ingenieur in der produzierenden Industrie wie die entsprechenden Softwarelösungen zum täglichen Sprachschatz gehören: CAD, PDM/PLM und ERP. Die Firma Cideon hilft als Partner für Autodesk und SAP Kunden, mit den beteiligten Systemen in einem integrativen Prozess zu arbeiten. Im Kern geht es um die Integration von CAD aus den am weitesten verbreiteten Tools AutoCAD, Inventor, Solid Edge, SolidWorks und Eplan mit dem Ziel einer Single Source of Truth. Zudem ebnet Cideon den Weg, um im Idealfall Daten per Knopfdruck direkt in die Fertigung weiterzugeben: beispielsweise vollständige 3D-Modelle, aus denen sich Zeichnungen ableiten und die CAM-Bearbeitungsdaten automatisiert erzeugen lassen.
Der Produktzwilling entsteht heutzutage weit vor seinem physischen Gegenstück, das auf Maschinen und Anlagen gefertigt wird, die sich ihrerseits im digitalen Anlagenzwilling spiegeln. Mit dem Produktzwilling können Unternehmen sowie ihre Partner und Kunden angedachte Funktionen des künftigen Produkts simulieren und testen, Form und Funktionsvarianten durchspielen, den Auftragsablauf vereinfachen und verkürzen.
Wer mehr Produktivität in der industriellen Fertigung erreichen will, muss Produktionsprozesse mit starren Abläufen verändern. Das funktioniert, wenn Bewegungsdaten aus der Produktion im laufenden Anlagenbetrieb mit IIoT-Sensordaten und Stammdaten gematcht werden. So lässt sich kurz beschreiben, wofür German Edge Cloud im Jahr 2022 das ‚Oncite Digital Production System (DPS)‘ vorgestellt hat – für ein agiles Management der Fertigungsprozesse im Sinne eines SmartMOM mit flexibler Softwarearchitektur.
Der digitale Fertigungszwilling ermöglicht eine neue Art von Transparenz über alle Prozesse der Fertigung. Dies bildet die Basis, um die Fertigung mit vorgegebenen Algorithmen nicht nur zu steuern, sondern das Produktionsmanagement in Richtung Regelung auszuweiten, gestützt auf Daten aus dem laufenden Betrieb. Dafür bedient sich das DPS moderner Softwaretechnologie, wie sie sich in cloudnativen Umgebungen basierend auf Container-Technologie mit Microservices herausgebildet haben.
German Edge Cloud hat eine cloud-native Lösung entwickelt, die Industriekunden alle Möglichkeiten offen lässt: Über Private oder Public Cloud kann je nach Use Case der Teil einer hybriden Multi-Cloud-Lösung zum Einsatz kommen, der sich dafür am besten eignet. Für eine schnelle Datenanalyse in Nahezu-Echtzeit gibt es eine hoch skalierbare Factory-Edge-Infrastruktur mit der Hardware direkt am Shopfloor. Dabei ist das System die Datendrehscheibe, die Flexibilität für IIoT-Anwendungen einbringt. Das Oncite DPS unterstützt die Vernetzung von Anlagen, die Visualisierung von Prozessen, Anwendungen von Track & Trace sowie ein agiles, IIoT-gestütztes Fertigungsmanagement. Die Software-Services können parallel zu bestehenden IT/OT-Infrastrukturen eingesetzt und in verschiedenen Umgebungen betrieben werden. Dabei setzen die Partner nicht darauf, dass Kunden ihre installierten Lösungen abschalten – vielmehr wird eine stufenweise Migration der existierenden MES/PCS/Scada Lösungen auf Oncite angestrebt.
Das DPS ist nach dem Best-of-Breed-Ansatz aufgebaut – unabhängige Best-of-Softwaretools für jede einzelne Aufgabe auf einer flexiblen Plattform. Eine strategische Partnerschaft besteht zum Beispiel mit Scheer: Scheer PAS hat eine Plattform entwickelt, über die sich Geschäftsprozesse und -modelle in allen Unternehmensbereichen grafisch vom Anwender selbst zusammenklicken lassen. Angeboten werden dafür standardisierte Modul-Baukästen. Zusammen mit dieser No-Code/ Low-Code Plattform, die ohne textbasierte Programmiersprachen auskommt, bietet Scheer den gemeinsamen Kunden ein weitgehend automatisiertes Management der lose miteinander gekoppelten Applikationen und ihrer APIs.
Die Fertigung auf Basis cloud-nativer Container-Apps über Web-basierte Services zu managen, die sowohl implementierte Software als auch alle beteiligten Maschinen und Hardwarekomponenten transparent miteinander vernetzen können, wird gerade zum Trend der Nutzung von ‚Composable Software‘ – anstelle eher großer, in sich geschlossener Spezialsysteme stehen dabei genau solche Services im Mittelpunkt, wie sie hier vorgestellt wurden.
Alle News mit interaktiven Features
NEWS AUS ERSTER HAND - JETZT ANMELDEN UND UP TO DATE BLEIBEN
Analysen - Trends - Prognosen - Märkte
© 2023 WEKA FACHMEDIEN GmbH. Alle Rechte vorbehalten.