Beitragsstruktur Digitale Transformation

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1 Beitragsstruktur Digitale Transformation Einführung in die Thematik Digitale Transformation im Produkt-Engineering (Smart Engineering) Digitale Transformation in der Digitalen Fabrik (Smart Manufacturing) Daten- und Informationsmanagement im Wandel Digitale Transformation durch den Digitalen Zwilling Smarte Instandhaltung Ausblick und Fazit

2 Digitale Transformation im Überblick DIGITALE FABRIK SMART ENGINEERING DIGITALE TRANSFORMATION DATEN- & INFORMATIONS - MANAGEMENT DIGITALER ZWILLING 2

3 Der digitale Zwilling: Eine Vision der intelligenten Fertigung und intelligenter Produkte In einem "Internet der Dinge" und einem "Internet der Dienste" verbinden sich die physische und digitale Welt. Maschinen und einzelne Werkstücke sowie deren digitale Zwillinge tauschen kontinuierlich Informationen aus. Die Vernetzung schafft die Voraussetzung für den kontinuierlichen Austausch von Daten, aus denen automatisch situationsgerechte Prozessanpassungen abgeleitet werden. Kometgroup 3

4 Definition Digitaler Zwilling Ein Digitaler Zwilling ist eine digitale Repräsentation eines individuellen Produktes (reales Objekt, Dienstleistung oder immaterielles Gut) welches dessen Eigenschaften, Zustand und Verhalten mittels Modellen und Daten abbildet. Jedes Produkt wirft einen digitalen Schatten in Form von Betriebs- und Zustandsdaten, Nutzungsinformationen sowie Konfigurationsänderungen. 4

5 Instantziierung Digitale Transformation durch den Digitalen Zwilling Bestandteile des Digitalen Zwillings + Digitaler Zwilling Digitaler Zwilling Digitaler Zwilling DS DM 3 Verknüpfung (Algorithmus, Verknüpfung (Algorithmus, Simulationsmodell, Simulationsmodell, Korrelation) Korrelation) Ein Digitaler Zwilling eines Produktes setzt sich daher zusammen aus: 1 Einer individuellen Instanz eines Digitalen Master Modells + Betriebs- & Zustandsdaten Prozessdaten Rekonfiguration / Veränderungen Digitaler Schatten 2 2 Dem individuellen Digitalen Schatten des Produkts und Entwicklung Digitaler Master 1 Nutzungs-/Betriebsphase 3 Einer intelligenten Verknüpfung (Algorithmus, Simulationsmodell, Korrelation, ) der beiden Elemente 5

6 Anzahl der Daten und Modelle Anzahl der Daten und Modelle Digitale Transformation durch den Digitalen Zwilling Herausforderung: Durchgehende Produktmodelle Virtuelle Produktmodelle Virtuelle Produkt-modelle Produktidee Planung der Herstellung SOP Beginn der Nutzung Zeit Produktidee Planung der Herstellung SOP Beginn der Nutzung Zeit Produktleben Produktleben In Anlehnung an: Weber, Hong et al, 2015: Next level Digital Manufacturing ProduktDaten Journal 2/2015 6

7 Verortung im Produktlebenszyklus Horizontale Produktentstehung und vertikale Prozesse zur Auftragsabwicklung Auftragsabwicklung Marketing Beschaffung Konzept Entwurf Detaillierung Marktanalyse Produktionsplanung Herstellung Vertrieb/ Inbetriebnahme Nutzung/ Service Recycling PDM Virtuelle Produktentwicklung Verkauf Virtuelle Produktentstehung PLM Dienstleistung 7

8 Fraunhofer IPK, BAM, processengineering.co.uk Digitale Transformation durch den Digitalen Zwilling Die Digitale Fabrik und ihr Digitaler Zwilling (1 von 2) Digitale Fabrik Geschäftsprozessanwendungen in der Entwicklung Planung, Entwicklung und Simulation Horizontale Integration Planungs- und Absicherungswerkzeuge für die Produktion Living Digital Twin Informationsfabriken: Vernetzung, Daten und Dienste Reale Fabrik Vertikale Integration Steuerung und Ausführung Anlagen, Konfigurationen und Prozesse Geschäftsprozessanwendungen für Produktion und Logistik Planungs- und Steuerungsanwendungen Maschinen und Anlagen Fertigungsprozesse 8

9 Die Digitale Fabrik und ihr Digitaler Zwilling (2 von 2) Nutzung der Informationen des digitalen Zwillings in der Produktentwicklung Produktionsplanung Logistikplanung Anlagenentwicklung Qualitätssicherung Virtuellen Absicherung Digitaler Zwilling Kontinuierliche Aktualisierung & Anreicherung der Planungsobjekte Erfassung von Simulation & digitale Absicherung der Planungsobjekte Reales Planungsobjet Änderungen durch Inbetriebnahme, Wartung Prozessparametern Betriebs- und Maschinendaten Qualitäts-informationen 9

10 Cyber-physische Systeme (CPS) Wegbereiter für eine Smarte Produktion Ein CPS ist aus zwei Sichten zu betrachten: Virtualisierung des Physischen als simulationsfähige Abstraktion (Digitaler Zwilling) und Physische Abbildung des Virtuellen für die abstrakte Repräsentation von Software und Netzwerkkomponenten mit deren Schnittstellen und Echtzeitverhalten Eingebettete Systeme Smarte Sensoren Smarte Systeme (Smarte Sensoren und Aktoren) Cyber-physische Systeme (CPS) Cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) Daten- und Informationsflüsse Daten- und Informationsflüsse Lee, E. A.: CPS Foundations. In: Proceedings of the 47th Design Automation Conference (DAC). ACM/IEEE, Juni,

11 Verschmelzung von realer und virtueller Welt ermöglichen Intelligente virtuelle Inbetriebnahme, Absicherung und Optimierung in-the-loop Industriekompatibel Living Digital Twin Nutzung von Standard- Anwendungen IoT & Cloudready Selbstorganisierend Smart Data Auswertung hybrides Prototyping Echtzeit-Konvergenz von Realität und Virtualität 11

12 Real und digital 12

13 Zusammenfassung Den digitalen Master konsequent weiterdenken im Produktionsumfeld und im digitalen Betriebsleben von Produkten (ständiger Abgleich der virtuellen mit der physischen Welt) Aufbau eines neuen digitalen Mehrwertes entlang des gesamten Produktlebenszyklus (der Digitale Zwilling lebt ständig mit) Feedback to Design digitale Aufzeichnungen und Erweiterungen in Form des Digitalen Zwillings ermöglichen neue Erkenntnisgewinne beim Gestalten neuer oder der Verbesserung bestehender Produkte und Produktionsanlagen (ständiger digitaler Know-how-Zuwachs) Der Einstieg in die neue Welt der digitalen Wertschöpfung mit Hilfe des Digitalen Zwillings der Digitale Zwilling ermöglicht endlich ein Weiterleben des digitalen Masters in unterschiedlichen Ausprägungen (Gewinne erzielen in Form einer digitalen Dividende) 13