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Industrie 4.0 – Die Konzepte "Digital Twin" und "Digital Thread"

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Veröffentlicht am 03. Februar 2021 – Carolin Paul,  Consultant bei Westernacher

Industrie 4.0 hat sich in den letzten Jahren auf das Konzept des „Digital Twins“ konzentriert – das Digital Thread Konzept ist dagegen weniger bekannt. Wir halten es allerdings für ebenso wichtig, und werden uns daher in diesem Artikel damit befassen. Digital Twins und Digital Threads gibt es seit vielen Jahren, und viele Diskussionen über den Digital Twin beinhalten Elemente des Digital Threads – letztendlich sind es aber unterschiedliche Konzepte. Um beide besser zu verstehen, ist es wichtig, die Unterschiede zu kennen.

Digital Twin.

Ein Digital Twin ist eine virtuelle Darstellung physischer Assets. Er wird durch die Verbindung und Verknüpfung einer Vielzahl digitaler Assets erstellt, die in verschiedenen Phasen des Lebenszyklus erstellt werden. Der Digital Twin gibt Ihnen die Möglichkeit, beliebige Daten oder Inhalte über Ihre physischen Assets abzurufen.

Der Digital Twin kann von den Bereichen der Konstruktion, der Fertigung, des Betriebs und der Wartung profitieren. Das Ziel der Erstellung eines Digital Twins besteht nicht nur darin, die Kosten für das Prototyping oder die Konstruktion im Engineering zu senken, sondern auch darin, Ausfälle einfacher und genauer sowie effektiver vorherzusagen, während sich die Anlage in der Produktion befindet. Dadurch können sowohl die Wartungskosten als auch die Ausfallzeiten reduziert werden. Die Kosten für die Einrichtung eines Digital Twins lohnen sich, denn der Wert eines Datenstroms eines Produkts oder einer Anlage ist enorm, wenn er in Kombination mit anderen Datenquellen genutzt wird. Wenn Sie beispielsweise einen Digital Twin für eine Flugzeugturbine aufbauen, die sehr teuer und langlebig ist, können Sie im Idealfall sehr genau vorhersagen, wann ein Material- oder Betriebsfehler auftreten wird, sogar unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, die Einfluss darauf haben. Daraus lässt sich dann das ideale Wartungszeitfenster ableiten. Das spart viel Geld – denn das teuerste ist ein Flugzeug, das nicht fliegt.

Um das Potenzial des Digital Twins zu maximieren, braucht es mehr als Daten, Algorithmen und Sensoren. Er braucht ein Framework, das den Zugriff auf diese Daten kontrolliert. Er braucht einen Digital Thread. Dieser zieht sich durch ein Labyrinth von Daten und stellt Verbindungen über den gesamten Produktlebenszyklus her, von der Konstruktionsstückliste und der 3D-CAD-Visualisierung über die Fertigungsstückliste bis hin zum Betrieb und der Außerbetriebnahme des Produkts/der Anlage.

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Ein Digital Thread beinhaltet die Dokumentation der gesammelten Daten und deren Entwicklung während ihres Lebenszyklus. Der Sinn dahinter liegt also darin, “warum” ein Objekt existiert. Dazu muss der Digital Thread die Informationen durch verschiedene Lebenszyklen verfolgen, um Ihnen die Informationen zur Verfügung zu stellen, die Sie benötigen.

Es enthält Spezifikationen oder Daten, die mit Hunderten von Systemen, Lieferanten und Dateien verbunden sind. Der Digital Thread ist das Framework, das die Verbindungen unterstützt und hilft, durch die verschiedenen Schritte des Lebenszyklus eines Objekts zu kommunizieren. Die Komponenten eines Objekts können Konstruktion, Wartung, Stilllegung usw. umfassen.

Die Entwicklung von Digital Thread ermöglicht es Produktingenieuren, mit Fertigungsingenieuren zusammenzuarbeiten, um ein 3D-Modell zu erstellen, das mit visuellen Darstellungen für Fertigungsprozessanweisungen verknüpft ist.

Auf diese Weise erhalten die Hersteller eine ganzheitliche Sicht auf die Eigenschaften und das Verhalten ihrer Produkte. Das bedeutet auch, dass Daten, die von einer in der Produktion ausgefallenen Anlage empfangen werden, mit den Fertigungsdaten und sogar den Konstruktionsdaten zurückverfolgt werden können. Damit werden die Digital Twins, die als digitale Repräsentation in den einzelnen Domänen dienen, verknüpft. Mit Hilfe des Digital Threads fließen wertvolle Informationen aus dem Betrieb oder der Logistik zurück in die Fertigungs- und Engineering-Teams.

Sowohl der Digital Twin als auch der Digital Thread sind für den gesamten Lebenszyklus Ihrer Anlage verfügbar. Beide benötigen die Informationen, die in fast jeder Phase des Lebenszyklus erstellt und verarbeitet werden. Fast alle heutigen Diskussionen über Lösungen zur Unternehmenstransformation beinhalten sowohl das Konzept des Digital Twins als auch des Digital Threads.

Einfach zusammengefasst ist der Digital Twin eine digitale Darstellung eines physischen Assets, während der Digital Thread sicherstellt, dass diese Digital Twins für jeden Schritt eines Produktlebenszyklus miteinander verbunden sind.

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