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MY FACTORY 11-12/2021

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MY FACTORY 11-12/2021

SMART PRODUCTION DER

SMART PRODUCTION DER DIGITALE ZWILLING MACHT‘S MÖGLICH DIE MACHT DER DATEN PRODUKTIV NUTZEN Der digitale Zwilling ist ein Schlüsselelement der Industrie 4.0. Er ermöglicht die einfache Erfassung und den Austausch von Daten, den unbeschränkten Zugang zu einer erheblich größeren Informationsvielfalt als bisher und eine beispiellose Interoperabilität. Für die Produktion ergeben sich damit völlig neue Möglichkeiten. Ein typisches modernes industrielles Gerät hinterlässt eine beträchtliche Spur digitaler Daten. Dazu gehören CAD- Zeichnungen und Simulationen aus der Konstruktionsphase, Informationen über den Standort, verbundene Geräte und die Konfiguration aus der Integrationsphase sowie anschließend erfasste Nutzungs-, Diagnose- und Wartungsdaten. Neben solchen bestimmbaren, messbaren oder beobachtbaren Daten können mithilfe von Algorithmen auch nicht beobachtbare Parameter (tatsächliche und vorhergesagte) errechnet bzw. simuliert werden. Diese Daten und Algorithmen liegen typischerweise bereits an verschiedenen Orten oder in verschiedenen Formaten vor. Wären diese von einem virtuellen Verzeichnis – dem digitalen Zwilling – aus zugänglich, erhielte man ein umfassendes digitales Bild des physischen Geräts. Da es sich hierbei um mehr als nur eine statische Beschreibung handelt, können die Informationen auch verwendet werden, um das Verhalten des physischen 16 MY FACTORY 2021/11-12 www.myfactory-magazin.de

SMART PRODUCTION Der Schlüssel zu den verschiedenen Aspekten eines digitalen Zwillings ist die Verbindung von einem gemeinsamen digitalen Verzeichnis zu Daten, die an verschiedenen Orten gespeichert sind. Indem er auf Daten aus dem gesamten Produktlebenszyklus zugreift, kann der digitale Zwilling die Daten bereitstellen, die für die verschiedenen Anwendungen erforderlich sind. Als Konzept beschreibt der digitale Zwilling Gerätetypen sowie ihre Eigenschaften und Funktionen. Durch Strukturierung und Vernetzung einzelner Gerätetypen oder deren Instanzen werden größere Systeme abgebildet. Der digitale Zwilling macht damit Daten rund um ein Gerät oder größere Systeme möglichst umfassend und einheitlich zugänglich. Beispiele sind Konstruktionsdaten, Modelle, Simulationen, historische Betriebsdaten und aktuelle Informationen von Sensoren. Statt der Daten selbst kann der digitale Zwilling auch Referenzen und Zugriffe enthalten, die beschreiben, wie und wo entsprechende Daten abgelegt sind. Der digitale Zwilling begleitet zum Beispiel einen Frequenzumrichter oder einen Elektromotor vom Engineering über die Produktion und den Betrieb bis zur Modernisierung. Auf Grundlage dieser umfangreichen Informationen kann ein Gerät in einer realen Umgebung mit realen Parametern simuliert, Produktverbesserungen können durchgeführt oder Defekte vorhergesagt werden, ohne das eigentliche Gerät zu benötigen. Abhängig von der jeweiligen Anwendung lassen sich für das betreffende Gerät, den Prozess oder das System aus einzelnen digitalen Zwillingen größere Modelle bilden, die wieder digitale Zwillinge sind. Objekts zu simulieren. 3D-Visualisierungstools ermöglichen zudem eine virtuelle Inspektion und Beobachtung und verbessern so das Verständnis und das Wissen über die Ausrüstung. ABBILD EINES REALEN GERÄTS ODER SYSTEMS Der digitale Zwilling gilt als Abbild eines realen Geräts oder Systems, das mit Live-Daten versehen und durch Simulation unter anderem für die Leistungsoptimierung und vorausschauende Wartung verwendet werden kann. Dabei ist der digitale Zwilling aber mehr als nur ein virtueller Prototyp für Simulationen. Werden die richtigen Technologien und eine offene Kommunikationstechnik eingesetzt, bietet er deutliche Kosteneinsparungen und kann neue Geschäftsmodelle eröffnen. VOLLE TRANSPARENZ ÜBER DEN ANTRIEBSSTRANG Ein Beispiel für eine umfangreiche Lösung ist der ABB Ability Digital Powertrain. Der digitale Antriebsstrang beinhaltet cloudbasierte Services, um den Zustand von Motoren, Frequenzumrichtern und mechanischen Kraftübertragungskomponenten, aber auch von Kreiselpumpen und Lüftern ganzheitlich zu überwachen. Der Anwender hat so volle Transparenz bei allen Parametern des Antriebsstrangs und kann damit Wartungsmaßnahmen effizienter planen. Das Konzept des digitalen Antriebsstrangs umfasst Geräte, Software und Services. Jeder physische Antriebsstrang einschließlich seiner Komponenten und Anwendungen kann Daten an die Cloud senden, die dem Bedienpersonal anschließend auf einem Dashboard angezeigt werden. Auf einer weiteren Stufe können Services für die Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung genutzt werden, um Support- und Reparaturempfehlungen auf Basis der fortschreitenden Beanspruchung und des tatsächlichen Verschleißes zu geben. Die Abbilder der einzelnen Elemente des digitalen Antriebsstrangs und auch das Abbild des gesamten Antriebsstrangs sind in diesem Sinne digitale Zwillinge und können zum Beispiel als Basis für weitere Datenanalysen dienen. DER DIGITALE ZWILLING BEGLEITET ZUM BEISPIEL EINEN FREQUENZUMRICHTER ODER EINEN ELEKTROMOTOR VOM ENGINEERING ÜBER DIE PRODUKTION UND DEN BETRIEB BIS ZUR MODERNISIERUNG. Michael Klipphahn, Entwicklungsleiter Industrie 4.0 bei ABB Motion Deutschland www.myfactory-magazin.de MY FACTORY 2021/11-12 17

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