Digital Twins sichern die Qualität unserer Produkte

Digital Twins machen es möglich, Prozesse in Echtzeit zu spiegeln. Sie schaffen eine Spiegelung der Wirklichkeit oder ein fast zu 100% übereinstimmendes Abbild davon. Dadurch erst kann es zu einer Sicherung der Qualität kommen, wir sie ohne den Einsatz der digitalen Zwillinge nicht hätten. Vor allem aber kann diese Sicherung schneller und kostengünstiger gewährleistet werden. Schließlich hätte man früher für das gleiche Ergebnis einen Prototypen bauen müssen. Heute bitten wir den digitalen Klon um seine Hilfe.

Auch wenn das Wort Klon in anderen Zusammenhängen vielleicht einen eher negativen Beigeschmack hat. Wir stehen geklonten Lebewesen skeptisch gegenüber. In Filmen gehen Klone des Öfteren dazu über, die Menschheit vernichten zu wollen. In diesem Fall aber wird es in Zukunft nicht mehr ohne gehen.

Wir wollen ein neues Produkt einführen? Eine neue Software vielleicht? Oder es geht um komplexe Voraussagemodelle, um medizinische Geräte, um Unwetterprognosen oder um Flugsimulationen. Ohne den digitalen Klon wären neue Innovationen nur halb so genau zu planen, zu sichern und in einem qualitativ hohen Standard zu realisieren.

Die perfekte Geometrie eines Produktes erreichen

Erfindungen im möglichst geringen Takt kaufen. Er möchte aber auch, dass die Qualität trotz einer kurzen Entwicklungsphase stimmt. Simulationen von Produkten und Produktionsprozessen werden daher gerade in der Engineering-Phase genutzt. Nur damit lassen sich die Wünsche des Marktes umsetzen. Schließlich gibt es ja auch noch die Wettbewerber, die man unterbieten muss. Produkt Designer und Ingenieure erfahren mit dem Einsatz von Digital Twins daher eine neue Dimension, wenn es darum geht, die perfekte Geometrie des Endprodukts zu gewährleisten.

Durch den Zwilling wird nämlich erst sichtbar, wie sich das Produktteil oder auch das ganze Gerät besser handhaben und anpassen lässt. Nehmen wir zum Beispiel die Entwicklung eines Schraubkopfes für Bohrmaschinen. Durch die Erstellung des digitalen Klons werden Toleranzen oder Spannstrategien perfektioniert. Egal, ob es sich um die Passform oder die gesamte Konstruktion handelt. Basis hierfür sind entsprechende Optimierungsalgorithmen, die für eine Gewährleistung der bestmöglichen Qualität des Produktes sorgen.

Keine Frage, dass sich dadurch natürlich auch innerhalb einer Massenproduktion mehr Möglichkeiten für Variable ergeben. So sind innerhalb der Industrie 4.0 inzwischen auch immer mehr individualisierten Produktionen machbar. Mit Hilfe von künstlichen Zwillingen eben.

Die Qualität der digitalen Fabrik hängt von der Anzahl seiner Klone ab

Und diese These ist keinesfalls gewagt. Gerade die Industrie 4.0, die per se ja schon mal mit IoT verbundenen Geräten arbeitet, kann den Einsatz von Digital Twins nutzen, um die Qualität seiner Produktion zu perfektionieren. Der Einsatz von Sensortechnologie in Kombination mit Künstlicher Intelligenz sorgt hierbei für die Erstellung eines digitalen Klons, der Vorhersagen bestimmt, die treffsicher sind. Die Bestimmung von Produktionsparametern wie Temperaturen oder die Einwirkung bestimmter Laufzeiten ist schließlich elementar.

Das permanent mit neuen Daten gefütterte digitale Modell passt sich ständig an. Die Ergebnisse dienen dann der Entscheidungsunterstützung, die wiederum zu geeigneten proaktiven Schritten führen. Auf diese Weise kann jeder Produktionsprozess stetig angepasst werden.  Und natürlich kann das System aus Sensoren und digital erstellten Modellen von allen Branchen angewandt werden.

Warum Digital Twins so wichtig für den Wettbewerb sind

Deutsche Unternehmen sind nicht nur Exportweltmeister. Sie besitzen vor allem ein großes Renommee im Maschinen- und Anlagenbau. Deshalb machen die Produkte aus diesem Bereich auch immer noch den Löwenanteil in unserem Exportwesen aus. Die Exportquote liegt laut VDMA bei etwa 78 Prozent.

Trotzdem macht die Konkurrenz aus China, den USA und Japan der Industrie das Leben schwer. Die Prognose wurde für das Wachstum in 2019 zum Beispiel schon mal gesenkt. Und dass gleich um einen ganzen Prozentpunkt von zwei auf ein Prozent.

Das heißt, dass es weniger Wachstum bei gleichzeitig steigendem Druck gibt. Die Konkurrenz schläft ja bekanntlich nie. Daher braucht die Wirtschaft Ideen, mit denen sie effizient arbeiten kann. Und zwar möglichst kostengünstig. Auch hier können die Digital Twins die Lösung sein. Wie bereits erwähnt geht es ja nicht allein darum, Kosten zu sparen. Auch die Qualität sollte stimmen.

Darum sind Digital Twins für die Firmen unerlässlich:

• Firmen müssen ihre Produkte kostengünstiger herstellen
• Digital Twins helfen dabei, die hohe Qualität trotzdem zu halten.
• Ein digitaler Zwilling kann das Produktdesign optimieren.
• Maschinen können effektiver eingesetzt werden.

Wie kreiere ich denn Digital Twins?

Einen Digital Twin zu kreieren, bedeutet, die digitale Darstellung eines physischen Objekts oder eines Prozesses zu erstellen. Er kann als eine Art Simulation von Ding oder System angesehen werden. Dazu ahmt er die Physik des nachzuahmenden Objekts oder Prozesses eins zu eins als mathematisches Modell nach.

Die Basis hierfür sind Daten von Sensoren oder auch manuelle Eingaben von Daten.  Der digitale Klon kann, wenn er einmal erstellt wurde, auch in andere Prozesse eingebunden werden, um ein Zusammenspiel zu erkennen, eine Passform auszumachen oder eben eine Prognose zu erstellen. Gerade der Bereich Prognose ist eben auch für die Industrie sehr wichtig. Beispielsweise für die Anwendung von Predictive Maintenance Arbeiten.

Die Künstliche Darstellung der kompletten Lieferkette

Keine Frage, dass Digital Twins ungeheuer wichtig sind. So kommt Gartner schließlich auch zu der Annahme, dass im Jahr 2021 die Hälfte aller großen Industrieunternehmen mit digitalen Zwillingen arbeiten. Und genau das führe wiederum zu einer Erhöhung der Effektivität um 10%.

In seinem Spezial Report “The 2019 Top Supply Chain Technology Trends You Can’t Ignore,” merkt  Christian Titze von Gartner außerdem an, welche Möglichkeiten der digitalen Klone es den Unternehmen noch leichtmachen. Etwa durch eine Digital Supply Chain Twin. Das ist die die digitale Darstellung aller relevanten Einheiten einer durchgängigen Lieferkette. Angefangen bei der Produktion, über die Lieferung bis hin zur Marktentwicklung und anderen Attributen wie etwa dem Wetter wird eine digitale Kette erstellt. Dadurch kann man eine durchgängige Transparenz kreieren.

„Unternehmen würden einen digitalen Supply-Chain-Zwilling für alle Ebenen der Entscheidungsfindung in der Lieferkette einsetzen, von der Strategie bis zur Ausführung. Angemessene prädiktive und präskriptive Analysen (einschließlich maschinellem Lernen und KI) würden auf die digitale Lieferkette angewendet, um ausgerichtete (und bis zu einem gewissen Grad automatische) Entscheidungen treffen zu können “, meint Titze in dem Bericht. Und sicher ist dem auch kaum noch etwas hinzuzufügen.

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