Björn Lambertz
20. August 2019

Digital Twin

Ein Digital Twin ist eine Echtzeitkopie eines realen Objektes. Der Digital Twin begleitet seinen realen Zwilling von der Planung zur Entstehung sowie bis zur Entsorgung und soll dabei Probleme erkennen und Weiterentwicklungen effizient ermöglichen.

Einsatzzweck und Ziel

Digitale Twins sind digitale Abbildungen von realen Dingen. Sie kommen oft im Bereich der Produktentwicklung zum Einsatz, um die Fertigung des realen bzw. physischen Gegenstücks durchzuspielen. Beim Digital Twin werden virtuelle Produktinformationen mit realen Informationen verknüpft. Dadurch können verschiedene Komponenten wie beispielsweise das eingesetzte Material abgebildet und virtuell auf reale Bedingungen getestet werden.

Ziel beim Einsatz eines Digital Twin ist es, durch die virtuelle Simulation Fehler vor der echten Inbetriebnahme zu verhindern.

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Auch während des Betriebes werden mittels Sensoren Echtzeitdaten aufgezeichnet. Diese können ausgewertet und für das Qualitätsmanagement oder die Instandhaltung genutzt werden. Gibt es Anzeichen für eine notwendige Wartung, kann diese bereits einkalkuliert werden, bevor es zu einem Ausfall der Maschine kommt. Das Prinzip des Digital Twin lässt sich auf einzelne Maschinen, aber auch auf gesamte Produktionsprozesse anwenden.

Eigenschaften

Ein digitaler Zwilling erfüllt in der Regel folgende fünf Merkmale:

Identität

Ein digitaler Zwilling stellt einen individuellen physischen Wert dar. Der digitale Zwilling kann bei der der Entwicklung instanziiert werden und läuft so lange, bis das reale Pendant außer Betrieb genommen wird. Er kann aber auch weiterlaufen, wenn historische Daten erforderlich sind.

Repräsentation

Der digitale Zwilling erfasst die wesentlichen Merkmale des realen Gegenstücks in einem virtuellen Format wie CAD oder MES. Die Nachverfolgung zwischen Digital Twin und realem Gegenstück erfolgt durch Serialisierung. Bei der Serialisierung wird der Zustand eines Objekts in eine Folge von Bytes umgewandelt.

Status und Alarmierung

Der Digital Twin spiegelt den Zustand des realen Gegenstandes in Echtzeit wider. Das sind beispielsweise Eigenschaften wie Standort oder Geschwindigkeit. Dadurch kann der Digital Twin Warnungen und Alarme im Namen des Objektes auslösen, falls es zu Problemen kommt. Die Aufzeichnung des gesamten (historischen) Status wird dadurch gewährleistet.

Kontext

Die Beschreibung des Betriebskontextes kann ebenfalls abgebildet werden. Dazu gehören Informationen zur Installation, zu den beteiligten Rollen, Eigentümern und Geschäftspartnern sowie zu den Service-Level-Agreements und zu den Wartungen am Objekt.

Interaktion

Die Kommunikation zwischen Digital Twin und realem Objekt erfolgt mithilfe von APIs sicher über das System.

Ein Digital Twin ist eine Abbildung von realen Dingen.

Digital Twin unter SAP Leonardo

SAP bietet seit einigen Jahren Produkte im Bereich Predictive Maintenance und Predictive Engineering an, die verwandt zum Konzept des Digital Twin sind. Dabei sollen Wartungen von Anlagen und Maschinen mittels vorausschauender Instandhaltung effizienter umgesetzt werden.

Unter SAP Leonardo wird ein Portfolio von SAP Produkten aus dem Bereich des Internet-of-Things verstanden. Zu SAP Leonardo gehören auch Produkte, die sich noch in der Entwicklung befinden. Konkrete Produkte, die bereits am Markt sind, sind Connected Goods, Predictive Maintenance und Predictive Analytics.

SAP Connected Goods

ist eine Cloud-basierte Internet-of-Things-Lösung. Erkenntnisse aus Schlüsselindikatoren sollen den Wert von Produkten wie z.B. Rohstoffe oder Fertigwaren dadurch maximieren, wo, wie und in welcher Menge die Produkte gelagert werden.

Mehr zu SAP Connected Goods bei Mindlogistik.

Unser Fachbereichsleiter Björn Lambertz

Websession: Digital Twin

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SAP Predictive Maintenance

beschreibt eine Form der vorausschauenden Wartung. Dabei erkennen intelligente Systeme eine Störung innerhalb einer Anlage oder Maschine, bevor sie eintritt. Dazu werden kritische Betriebsparameter erfasst und aus diesen genaue Wartungszeitpunkte und Betriebszustände abgeleitet.

SAP Predicitve Analytics

ist eine Software zur Erstellung von Prognosen zu zukünftigen Ereignissen und Ergebnissen. Die Software nutzt dazu historische Daten und verbindet sie mit statischen Modellen. Mit SAP Predictive Analytics können zudem betriebswirtschaftliche Strukturen und Abhängigkeiten erkannt werden.

Bei unseren Partnern von Mission Mobile finden Sie noch mehr Informationen zu SAP Leonardo.

Zukunftsaussichten

Experten bewerten die Möglichkeiten des Digital-Twin-Konzeptes über Betriebsgrenzen hinaus als wertvoll und zukunftsweisend. Dabei werden Hersteller und Betreiber ihre Daten und Informationen zukünftig austauschen: Die Daten des physischen Teils werden über eine Cloud-Plattform zur Verfügung gestellt und dadurch analysierbar. Das ermöglicht neue Geschäftsmodelle.

Die Cloud spielt dabei eine elementare Rolle. Betreiber können Zugriff auf eine digitale Maschinenakte erhalten. In dieser hinterlässt der Hersteller wichtige Informationen wie Dokumentationen und zugleich fließen die realen Messwerte der Anlage dort rein. Liegen Probleme vor, können diese über eine solche Art von Kundenportal gesteuert werden.

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Die Servicemöglichkeiten, die durch das Konzept des Digital Twin entstehen, ermöglichen Herstellern und Betreibern in wirtschaftlicher Hinsicht neue Perspektiven. Durch die Technologie des digitalen Zwillings können Hersteller eine neue Art des Service anbieten. Dadurch können die Kunden stärker gebunden werden, da man nun „Equipment as a Service“ anbieten kann. Gibt es in wirtschaftlich schwächeren Zeiten also einen schwächeren Absatz des Vertriebes, sind die bestehenden Servicekooperationen dennoch abgedeckt, da Betreiber und Hersteller durch den Digital Twin ständig zusammenarbeiten und verknüpft sind.

Die Daten, die über den Betrieb der einzelnen Anlagen gesammelt werden, sind zudem äußerst wertvoll für Marketing und Vertrieb. Anhand der Daten lässt sich ableiten, ob eine Anlage optimal für die Bedingungen des Betreibers geeignet ist, oder ob sie beispielsweise in Unterlast läuft. Der Hersteller kann den Kunden dabei unterstützen und die Bedienung des Gerätes verbessern oder sogar ein anderes Produkt empfehlen. Dadurch ist mit einer Steigerung der Kundenzufriedenheit zu rechnen.

Vorteile Digital Twin

Effizienz

Der Service profitiert durch die Effizienz, die ein Digital Twin ermöglichen kann. Durch Machine-Learning und Echtzeitdaten können Probleme schnell diagnostiziert und behoben werden. Die Einsicht in mobile Dokumentationen ermöglich dem Service vor Ort eine schnelle Übersicht der Geräte. Außerdem kann auf die Erstellung eines aufwendigen physischen Prototypen verzichtet werden. Alle Belastungstests können auf virtueller Basis mit dem Digital Twin bereits vor Inbetriebnahme vorgenommen werden.

Neue Geschäftsmodelle

Der Digital Twin ermöglicht verschiedene neue Geschäftsmodelle und koppelt Hersteller und Betreiber miteinander. Die Hersteller können die direkten Daten für Verbesserung der Produkte nutzen. Das bietet zielgenauere Möglichkeiten für Vertrieb und Marketing.

Einfachere Zusammenarbeit und Transparenz

Die Cloud-Lösung ermöglicht die standortunabhängige Zusammenarbeit von Herstellern, Zulieferern und Betreibern. Durch die Dokumentation und Bereitstellung der Echtzeitdaten kann ein Hersteller den genauen Produktionsstand eines Zulieferers ansehen und erhält dadurch Aufschluss über die eigene Produktion. Der Digital Twin ermöglicht eine neue Art von Transparenz, da sich verschiedene Komponenten miteinander verbinden lassen. Das lässt neue Wege für Analysen und Prognosen zu.

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Fazit

Das Konzept Digital Twin ist in Expertenkreisen eines der vielversprechendsten, wenn man im Kontext von Industrie 4.0 und Internet-of-Things spricht. Auch SAP setzt mit verschiedenen Programmen und Tools auf dieses Thema und ermöglicht dadurch neue Innovationen für das SAP-System.

Björn Lambertz

Björn Lambertz

Mein Name ist Björn Lambertz und ich bin begeisterter SAP Consultant bei mindsquare. Wie meine Kollegen habe ich mein Hobby zum Beruf gemacht.

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