Digitale Zwillinge als Schlüssel zur Industrie 4.0

Digitale Zwillinge sind eine der tragenden Säulen der Industrie 4.0. Sie ermöglichen eine präzise Abbildung physischer Objekte in der digitalen Welt und steigern die Effizienz in der Produktion. Sie sind die Grundlage für viele Anwendungsfälle, die einen unternehmensübergreifenden Datenaustausch erfordern und damit der Schlüssel zur Digitalisierung der Fertigung. Mit dem AAS Dataspace for Everybody bietet das Fraunhofer IESE eine Lösung für das Erstellen und den Betrieb von Digitalen Zwillingen innerhalb eines Unternehmens und für ihren unternehmensübergreifenden Austausch. Realisiert wird dies auf Basis von Verwaltungsschalen (AAS – Asset Administration Shell) – ein Standardformat für die Industrie 4.0. Die Lösung richtet sich an Unternehmen jeder Größe, von kleinen und mittelständischen Unternehmen bis hin zu großen Industrieakteuren. Erfolgreich im Einsatz ist der AAS Dataspace for Everybody bereits bei 16 Unternehmen, die Digitale Zwillinge über den Datenraum mit ihren Unternehmenspartnern austauschen.

Vom Prototyp zur realen Fertigungsanwendung

Ein Ziel des AAS Dataspace for Everybody ist es, Unternehmen die Digitalisierung ihrer Fertigung niedrigschwellig zu ermöglichen. Dazu können sie Digitale Zwillinge mit Verwaltungsschalen unkompliziert über die Middleware Eclipse BaSyx als Teil einer großen Open Source Community umsetzen. Fertigungsbetriebe entscheiden beim AAS Dataspace for Everybody selbst, wo Digitale Zwillinge bereitgestellt werden. Hostet ein Hersteller die Daten in der eigenen IT, verbleiben sämtliche sensiblen Informationen automatisch auf den unternehmenseigenen Servern. Ist stattdessen ein Hosting auf dem Datenraum selbst erwünscht, stehen auch dafür hochverfügbare und skalierbare Komponenten bereit.

Fertigungsunternehmen können Digitale Zwillinge zunächst in einer Prototypumgebung ausprobieren und Erfahrungen mit der Digitalisierung und mit Datenräumen sammeln, bevor sie in den produktiven Betrieb übergehen. Onboarding und Bedienung sind dabei gezielt einfach gehalten, damit Applikationen schnell in Anwendung gebracht werden können. Soll die Lösung in einem Produktivbetrieb genutzt werden, bieten die Partnerunternehmen des Fraunhofer IESE professionelle Lösungen und spezifische Integrationen mit Service Level Agreements an. Die Partnerunternehmen sind: NetApp Deutschland GmbH, Computacenter AG & Co. oHG, Credativ GmbH und Congatec GmbH. 

Dr. Thomas Kuhn, Hauptabteilungsleiter für Eingebettete Systeme am Fraunhofer IESE, betont: „Ich freue mich sehr, dass unser Datenraum bereits die nächste Entwicklungsstufe erreicht hat. Die Service Level Agreements mit unseren Partnern schaffen die notwendige Grundlage, damit der AAS Dataspace for Everybody zuverlässig in der Fertigung eingesetzt werden kann. Damit haben wir die ideale Lösung für die Digitalisierung der Industrie und von Lieferketten geschaffen.“

Anwendungsbeispiele: effizienter Datenaustausch für eine smarte Produktion

Ein entscheidender Vorteil des AAS Dataspace for Everybody ist die vielseitige Einsetzbarkeit. Auf der Hannover Messe zeigt das Fraunhofer IESE dazu vier praxisnahe Szenarien. Eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung mithilfe Digitaler Zwillinge ist das systemübergreifende Teilen von Produktionsdaten, wie beispielsweise des Fertigungsstatus oder der Liefertermintreue. Informationen können hierbei automatisiert zusammenfließen und ermöglichen so eine optimierte Produktionssteuerung.

In einer Live-Demonstration präsentiert das Fraunhofer IESE die Anwendung des AAS Dataspace for Everybody zur Fernwartung. Auch in modernen „Lights Out Factories“, in denen der Betrieb automatisiert abläuft, ist im Störungsfall ein menschlicher Eingriff erforderlich. Hier ermöglicht der Datenraum den ferngesteuerten Betrieb durch einen Operator-as-a-Service (OaaS). Diesen Einsatz zeigt das Fraunhofer IESE am Messestand anhand einer live zugeschalteten Demofabrik der Forschungsstiftung Vicomtech in Spanien.

Neben der Live-Demonstration präsentiert das Fraunhofer IESE zudem die präzise Berechnung des CO₂-Fußabdrucks von Produkten entlang der gesamten Lieferkette. Ebenfalls gezeigt wird die Erstellung von Digitalen Produktpässen, die detaillierte Informationen zur Herkunft und Nachhaltigkeit von Produkten bereitstellen.