DigiTwin – Effiziente Erstellung eines digitalen Zwillings der Fertigung

Die digitale Fabrik ist für die Industrie ein strategischer Wettbewerbsvorteil. Digitale Modelle der Fertigung bilden hierfür die Grundlage. Die Modelle finden sich in viele Anwendungsfeldern, wie beispielsweise in der Planung von Fabrikanlagen und der Optimierung von Produktionsprozessen, wieder. Das Kernelement der digitalen Fabrik sind Simulationen. Wissenschaftlich ist die Simulation im Bereich Produktion und Logistik seit langem etabliert. Der Nutzen im Bereich Materialflussplanung wird von Firmen als hoch bis sehr hoch eingeschätzt. Trotzdem belegen aktuelle Studien, dass der Einsatz von Simulationsmodellen in der Fertigung - der sogenannte digitale Zwilling - in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) nach wie vor nicht die Regel ist. Ursächlich dafür sind intransparente Beschaffungskosten, erforderliches Fachwissen im IT-Bereich, nicht vorhersagbare Betriebsaufwände und fehlende Kenntnis bezüglich verfügbarer Simulationswerkzeuge und deren Nutzen.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine Methode zur effizienten Erstellung eines digitalen Zwillings der Fertigung zu entwickeln und hierauf aufbauend ein KMU-gerechtes produktionsnahes Dienstleistungskonzept auszuarbeiten.

Erreicht werden soll dieses Ziel durch den Einsatz schnell durchzuführender Scans der Fertigung und einer nachgelagerten Objekterkennung. So werden das Fertigungslayout (z. B. Größe und Verortung der Objekte) und die Fertigungslogiken, wie beispielsweise Maschinentypen und Transportwege, möglichst automatisiert erfasst und in digitalen Modellen maßstabsgetreu abbildet. Dazu ist es notwendig eine Referenzdatenbank mit CAD-Modellen anzulegen. Bei einem ersten Scan der Fertigung können so Geometrie und Objektdaten direkt aus der Datenbank übernommen werden. Um das digitale Abbild der Fabrik für die Simulation nutzbar zu machen, bedarf es zusätzlich der Definition geeigneter Schnittstellen. Zur Generierung eines passgenauen digitalen Zwillings der Fertigung - nahezu ohne manuelle Eingriffe - werden allgemeingültige Methodenbausteine zur Anwendung kommen.

Ein vereinfachter Zugang zu Simulationsmodellen und deren Nutzung ist Ergebnis dieses Vorhabens. Im Projekt werden die Teilaspekte Scanning, Objekterkennung und automatisierte Simulationsmodellerstellung erforscht und in einer einzigen produktionsnahen Dienstleistung zusammengeführt. Auf diese Weise kann innerhalb weniger Tage ein digitaler Zwilling neu erstellt bzw. aktualisiert werden. Mit diesem Vorgehen lassen sich Planungen effizienter durchführen. Es werden dem produzierenden Mittelstand Einsparpotentiale aufgezeigt und Produktivitäts- sowie Qualitätssteigerungen ermöglicht. Gleichzeitig sichert ein modularer Aufbau des Angebots die Inanspruchnahme von Teilleistungen, wie die reine Erstellung eines CAD-Modells der Fertigung, wodurch vielfältige weitere Anwendungsfälle entstehen.