Digital Twins: Zwei Szenarien für den Einsatz in der Anlagenwirtschaft

Digitale Zwillinge haben bereits einen fixen Platz in der Industrie. Das virtuelle Abbild einer Anlage kann auf Datenquellen verschiedenster Fachbereiche aufbauen. Zwei Szenarien aus den Innovationsnetzwerken i-Maintenance und i-Asset sowie aus dem Digitalen Transferzentrum Salzburg (DTZ) für den Einsatz von Digital Twins im Asset Management veranschaulichen die Potenziale.

Digital Twinning in der Anlagenwirtschaft

Das Marktforschungsunternehmen Gartner hat 2017 „Digital Twins“ zu einem der zehn bedeutendsten technologischen Trends erklärt. In der Anlagenwirtschaft (Asset Management) schaffen digitale Zwillinge ein facettenreiches virtuelles Abbild von realen industriellen Anlagen: Die Anwendungsmöglichkeiten gehen dabei weit über die sensorische Erfassung der Daten hinaus. Das Konzept des digitalen Zwillings erlaubt es, Daten über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage zu sammeln und mit anderen verfügbaren Informationsquellen zu integrieren: einen One-Stop-Shop für Anlageninformationen. Das heißt jedoch nicht, dass alle Anlagendaten in einer neuen Struktur repliziert werden müssen, vielmehr wird eine „Verwaltungsschale“ für die Anlage eingerichtet. In dieser Verwaltungsschale wird auf die jeweiligen Datenhaltungs-Systeme verlinkt und die Zugriffsrechte rollenbasiert geregelt. Das volle Potenzial digitaler Zwillinge zeigt sich, wenn intelligent verknüpfte Anlageninformationen das digitale Abbild vervollständigen: Es sind in erster Linie die geplante Anwendung und der erwartete Nutzen, die entscheiden, welche Facetten des gesamten digitalen Abbilds umgesetzt werden. Die Salzburg Research Forschungsgesellschaft ist Koordinatorin der FFG geförderten Innovationsnetzwerke i-Maintenance und i-Asset, die das disruptive Potenzial von Digital Twins im Asset Management zeigen.

Digital Twins im Asset Management:
Szenario 1 – Digitaler Lebenszyklus der Anlage

Im Lebenszyklus einer Anlage entstehen bereits beim Anlagenbauer zahlreiche Informationen, die auch für die spätere Optimierung von Betriebs- und Instandhaltungsprozessen genutzt werden können. An diesem Punkt setzen digitale Plattformen an, die den Austausch von anlagenbezogenen Informationen zwischen Herstellern, Betreibern und Instandhaltern unterstützen. Der Nutzen solcher Plattformen liegt auf der Hand: Anstatt die Informationen in den Systemen des Betreibers zeitaufwändig und fehleranfällig manuell zu erfassen und zu pflegen, stellen solche Plattformen Schnittstellen für die automatisierte Datenübertragung zur Verfügung.

Informationsintegration im Digital Twin

Informationsintegration mit dem Digital Twin (© Salzburg Research)

Werden in der Betriebsphase der Anlage Zustandsdaten sowie Instandhaltungs- und Änderungsmaßnahmen als Teil einer Anlagendokumentation verfügbar gemacht, können lebenszyklusorientierte Entscheidungen getroffen werden. Der digitale Zwilling überwacht somit die Anlage, ermittelt Kennzahlen und prognostiziert Schadensfälle oder Stillstände. Der Einsatz kostengünstiger Sensoren, von IoT- und Cloud-Technologien schafft in Verbindung mit Softwaresystemen zur Visualisierung und Prognose neue Geschäftsmodelle für das betriebliche Asset Management. Neue Wertschöpfungsketten bergen disruptives Potenzial für die traditionellen Beziehungen zwischen Anlagenherstellern, -betreibern und Instandhaltern.

Digital Twins im Asset Management:
Szenario 2 – Remote-Service-Konzepte

Anlagenbauer und -betreiber nutzen immer häufiger Digital Twins in der Überwachung, Diagnostik und Prognostik – in bestimmten Fällen auch bei der Reparatur – von Anlagen „aus der Ferne“ (Remote Service). Dabei senden Produktionsanlagen über das Internet der Dinge Betriebsdaten an den Anlagenhersteller (bzw. an einen von diesem bereitgestellten Datenpool oder eine Cloud-Plattform). Durch vertragliche Rahmenbedingungen ist sicherzustellen, dass die Daten nur zu vorgesehenen Zwecken verwendet werden, dass die Daten vor ungerechtfertigtem Zugriff geschützt sind und dass die Daten nicht oder nur für vorgesehene Zwecke (z.B. die Analyse) an Dritte weitergegeben werden. Der Hersteller muss also den Schutz der Daten (IT-Sicherheit) und der Privatsphäre gewährleisten und vertraglich garantieren. Auf Basis der Daten sind Diagnosen und Prognosen des Herstellers verlässlicher, da die Berechnungsmodelle (Real-Time Diagnose) auf einer breiteren Datenbasis beruhen.

Die Anlagenhersteller knüpfen an die Sammlung und Auswertung von Betriebsdaten Geschäftsmodelle wie Remote Service Konzepte und andere After Sales Services (z.B. Ersatzteil-Lieferungen, Obsoleszenz-Management). Aber auch die Weiterentwicklung und Optimierung von neuen Anlagengenerationen kann durch die Analyse der vorliegenden Daten unterstützt werden, wovon letztlich sowohl der Anlagenhersteller als auch der Betreiber profitieren.

Digital Twins im Asset Management: Fazit

Digitale Zwillinge verleihen den Anlagen einen „digitalen Herzschlag“ und unterstützen den Informationsaustausch zwischen Anlagenherstellern, -betreibern und Instandhaltern. Digitalisiertes Anlagenwissen ermöglicht die Entwicklung von lebenszyklusorientierte Instandhaltungs- und Asset Management Strategien und führt zur Entwicklung von Remote Service Konzepten und damit verbundenen Geschäftsmodellen für die Anlagenbauer. Die Integration und Beherrschung der Vielfalt der in einem Digital Twin zusammenlaufenden Informationen und Daten ist eine durchaus komplexe Aufgabe, der sich Software-Anbieter (z.B. ERP-Lösungen, IoT-Plattformen), Systemintegratoren, Anlagenherstellern und Service-Anbietern von verschiedenen Seiten annähern. Die Unternehmen sind bei der Wahl der richtigen Digitalisierungsstrategie und ihrer Partner durchaus gefordert: Denn leider kann man einen Digital Twin nicht „von der Stange“ kaufen: Entscheidend ist vielmehr die Einbindung in die Informationssysteme beim Hersteller und beim Betreiber. Dies erfordert letztlich auch die Entwicklung einer Datenstrategie, die alle Aspekte der Sammlung, Verwaltung und Auswertung der Anlagendaten, aber auch die Regeln (“Governance”) und Rechte für die Durchführung datenzentrierter Operationen berücksichtigt (vgl. dazu den Beitrag “Haben sie schon eine Datenstratgie?“).

Hinweis

Der Artikel fasst Ergebnisse der Innovationsnetzwerke i-Maintenance und i-Asset sowie Erkenntnisse aus dem Themenfeld „Digital Twin“ im Digitalen Transferzentrum Salzburg (DTZ) zusammen. Das DTZ wird im Rahmen von WISS 2025 vom Land Salzburg gefördert und ist ein Gemeinschaftsprojekt der Fachhochschule Salzburg und von Salzburg Research. Die Projekte i-Maintenance und i-Asset werden im Rahmen des Programms COIN vom BMDW und von der FFG gefördert. i-Asset entwickelt Methoden, Werkzeuge und Technologien für die Digitalisierung im Asset Management und lädt interessierte Betriebe zur aktiven Beteiligung im „Ökosystem Asset Management“ ein (Kontakt: i-asset-office@salzburgresearch.at).

Der Blogbeitrag basiert auf einem Artikel für das Fachmagazin Factory. Der Artikel wurde in der Mai Ausgabe (2020) sowie online auf factorynet.at veröffentlicht und wird hier in ergänzter Form mit freundlicher Genehmigung von Factory / WEKA Industrie Medien wiedergegeben.

Beitragsbild: © Salzburg Research, Fotolia, zapp2photo

Georg Güntner

Georg Güntner ist Leiter des Kompetenzschwerpunkts „Industrial Internet“ und stellvertretender Leiter der Forschungslinie „Internet of Things“ bei der Salzburg Research Forschungsgesellschaft. Die Schwerpunkte seiner Forschungstätigkeit liegen im Bereich der Begleit- und Akzeptanzforschung von Internet-Technologien und des Internets der Dinge in Produktions- und Instandhaltungsunternehmen. In seinen jüngsten Arbeiten fokussiert er sich auf die technische Konzeption und den Einsatz von Digital Twins im Asset Management. Georg Güntner koordiniert die Meetup-Gruppe "IoT Salzburg" und das "Maintenance Competence Center" (MCC), eine Anlaufstelle für Forschung, Entwicklung und Innovation in der Instandhaltung. In seinen Projekten beschäftigte er sich mit den Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Instandhaltungsbranche ("Instandhaltung 4.0", "i-Maintenance"), mit der digitalen Transformation durch Industrie 4.0 und neue Geschäftsmodelle ("I40-Transform"), sowie mit dem Transfer von aktuellen Erkenntnissen im Bereich der Digitalisierung an die Wirtschaft ("KMU4.0", "Digitales Transferzentrum"). Zudem koordiniert er das Innovationsnetzwerk "Digital Asset Management" (i-Asset).


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Salzburg Research Forschungsbereich(e):
Salzburg Research Forschungsschwerpunkt(e): Publiziert am 29. May 2020