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 Gegenst√ľcks durchzuspielen. Beim Digital Twin werden virtuelle Produktinformationen mit realen Informationen verkn√ľpft. Dadurch k√∂nnen 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 w√§hrend des Betriebes werden mittels Sensoren Echtzeitdaten aufgezeichnet. Diese k√∂nnen ausgewertet und f√ľr das Qualit√§tsmanagement oder die Instandhaltung genutzt werden. Gibt es Anzeichen f√ľr eine notwendige Wartung, kann diese bereits einkalkuliert werden, bevor es zu einem Ausfall der Maschine kommt. Das Prinzip des Digital Twin l√§sst sich auf einzelne Maschinen, aber auch auf gesamte Produktionsprozesse anwenden.

Eigenschaften

Ein digitaler Zwilling erf√ľllt in der Regel folgende f√ľnf 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 Gegenst√ľcks in einem virtuellen Format wie CAD oder MES. Die Nachverfolgung zwischen Digital Twin und realem Gegenst√ľck 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 geh√∂ren Informationen zur Installation, zu den beteiligten Rollen, Eigent√ľmern und Gesch√§ftspartnern 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 √ľber 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 Predicitve 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-L√∂sung. Erkenntnisse aus Schl√ľsselindikatoren 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.

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 zuk√ľnftigen Ereignissen und Ergebnissen. Die Software nutzt dazu historische Daten und verbindet sie mit statischen Modellen. Mit SAP Predictive Analytics k√∂nnen zudem betriebswirtschaftliche Strukturen und Abh√§ngigkeiten erkannt werden.

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

Zukunftsaussichten

Experten bewerten die M√∂glichkeiten des Digital-Twin-Konzeptes √ľber Betriebsgrenzen hinaus als wertvoll und zukunftsweisend. Dabei werden Hersteller und Betreiber ihre Daten und Informationen zuk√ľnftig austauschen: Die Daten des physischen Teils werden √ľber eine Cloud-Plattform zur Verf√ľgung gestellt und dadurch analysierbar. Das erm√∂glicht neue Gesch√§ftsmodelle.

Die Cloud spielt dabei eine elementare Rolle. Betreiber k√∂nnen Zugriff auf eine digitale Maschinenakte erhalten. In dieser hinterl√§sst der Hersteller wichtige Informationen wie Dokumentationen und zugleich flie√üen die realen Messwerte der Anlage dort rein. Liegen Probleme vor, k√∂nnen diese √ľber eine solche Art von Kundenportal gesteuert werden.

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Die Servicem√∂glichkeiten, die durch das Konzept des Digital Twin entstehen, erm√∂glichen Herstellern und Betreibern in wirtschaftlicher Hinsicht neue Perspektiven. Durch die Technologie des digitalen Zwillings k√∂nnen Hersteller eine neue Art des Service anbieten. Dadurch k√∂nnen die Kunden st√§rker gebunden werden, da man nun ‚ÄěEquipment as a Service‚Äú anbieten kann. Gibt es in wirtschaftlich schw√§cheren Zeiten also einen schw√§cheren Absatz des Vertriebes, sind die bestehenden Servicekooperationen dennoch abgedeckt, da Betreiber und Hersteller durch den Digital Twin st√§ndig zusammenarbeiten und verkn√ľpft sind.

Die Daten, die √ľber den Betrieb der einzelnen Anlagen gesammelt werden, sind zudem √§u√üerst wertvoll f√ľr Marketing und Vertrieb. Anhand der Daten l√§sst sich ableiten, ob eine Anlage optimal f√ľr die Bedingungen des Betreibers geeignet ist, oder ob sie beispielsweise in Unterlast l√§uft. Der Hersteller kann den Kunden dabei unterst√ľtzen und die Bedienung des Ger√§tes 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 erm√∂glicht verschiedene neue Gesch√§ftsmodelle und koppelt Hersteller und Betreiber miteinander. Die Hersteller k√∂nnen die direkten Daten f√ľr Verbesserung der Produkte nutzen. Das bietet zielgenauere M√∂glichkeiten f√ľr Vertrieb und Marketing.

Einfachere Zusammenarbeit und Transparenz

Die Cloud-L√∂sung erm√∂glicht die standortunabh√§ngige Zusammenarbeit von Herstellern, Zulieferern und Betreibern. Durch die Dokumentation und Bereitstellung der Echtzeitdaten kann ein Hersteller den genauen Produktionsstand eines Zulieferers ansehen und erh√§lt dadurch Aufschluss √ľber die eigene Produktion. Der Digital Twin erm√∂glicht eine neue Art von Transparenz, da sich verschiedene Komponenten miteinander verbinden lassen. Das l√§sst neue Wege f√ľr 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 erm√∂glicht dadurch neue Innovationen f√ľr 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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