In der Produktion von morgen sind alle Komponenten und Anlagen miteinander vernetzt. Digitale Zwillinge – also digitale Abbilder von Komponenten oder Anlagen – spielen dabei eine Schlüsselrolle, von der Auslegung über die Inbetriebnahme bis zum Betrieb. Sie tragen zur Anlagenoptimierung bei und vereinfachen das Lebenszyklusmanagement. Dabei forschen und engagieren wir uns, um herstellerübergreifende Lösungen zu etablieren. Zukünftig möchten wir unseren Kunden eine Digital Twin Factory bieten, in der sie digitale Zwillinge ihrer individuell konfigurierten Festo Produkte schnell und einfach in ihre Engineering Umgebung einbinden können.
Durch immer umfassendere Funktionen steigen die Anforderungen und Aufwände der Maschinenbauer enorm. Daher möchten wir zukünftig digitale Zwillinge für unsere Komponenten und Systeme bereitstellen. Physikbasierte Modelle bilden die Fähigkeiten der Komponenten genau nach. Dadurch verkürzen sie die Projektlaufzeiten der Kunden deutlich und steigern die Produktivität. Bevor der Kunde ein Stück Hardware in die Hand nimmt, kann er die Anlage simulieren, testen und nochmals verändern. So kann er zum Beispiel Handlingsysteme bereits am virtuellen Modell optimal und effizient auslegen und programmieren. Die Maschinenbauer können Fehler frühzeitig finden und beheben, was erheblich zum effizienten und stabilen Betrieb der späteren Anlage beiträgt.
Digitale Zwillinge sind viel mehr als nur 3D-Modelle, die sich virtuell bewegen. Sie sind digitale Abbilder mit vielerlei Informationen der Komponenten. Das umfasst die eindeutige Beschreibung ihrer Fähigkeiten, ihrer Rolle innerhalb der Maschine, ihres Verhaltens, die Simulation ihrer Kinematik und Kinetik sowie ihrer Kommunikation.
Die Industrie-4.0-Maschinenarchitektur basiert vollständig auf digitalen Zwillingen, die mit ihrer standardisierten Kommunikationsschnittstelle praktisch während des gesamten Lebenszyklus einer Maschine das Leben unserer Kunden erleichtern: Von der virtuellen Inbetriebnahme über die Steuerung der Maschine bis zur Datenerhebung und den daraus resultierenden Mehrwertdiensten wie Wartung oder Diagnose. Bisher fehlt in Maschinen die digitale Durchgängigkeit, was die vollständige Vernetzung aller Objekte erschwert. Festo arbeitet deshalb an einer bruchfreien und durchgängigen Kommunikationstechnologie. Eine bereits standardisierte Schnittstelle ist das Functional Mock-up Interface (FMI), um physikalische Modelle herstellerneutral zu verbinden. Die Verwaltungsschale wird als zentrales technisches Element genutzt, um digitale Zwillinge umzusetzen.
Bereits die Planung und konkrete Angebotserstellung wird durch digitale Zwillinge erleichtert. Durch intelligente Algorithmen können die Komponenten optimal und gleichzeitig energieeffizient ausgelegt und konfiguriert werden.
Im virtuellen Modell kann der Anlagenbetreiber ohne Programmieraufwand testen, ob er beispielsweise den Schlitten bewegen kann und sich die Prozessdaten aus dem Wegmesssystem oder dem Endlagensensor anschauen. Möchte er die Steuerungsabläufe der Maschine erstellen, stehen dem Entwickler Fähigkeiten der Komponenten wie Ausfahren, Drehen oder Greifen zur Verfügung, mit denen er den gewünschten Ablauf einfach zusammenstellen kann.
Bevor Komponenten im laufenden Betrieb das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, meldet dies die Zustandsüberwachung. Der digitale Zwilling der Maschine kann dann beispielsweise automatisiert Ersatzteile bestellen. Falls es zu diesem Zeitpunkt Nachfolgemodelle für die auszutauschenden Komponenten gibt, kann der Kunde das Zusammenspiel der neuen Komponenten zunächst im virtuellen Umfeld testen und passend beschaffen.
Außerdem kann die Zustandsüberwachung im Zusammenspiel mit den Simulationsmodellen der digitalen Zwillinge vorausschauende Wartungspläne erstellen. Auch spätere Änderungen oder Umkonfigurationen an der Maschine können die Kunden durch digitale Zwillinge im Voraus am virtuellen Modell entwickeln und testen und somit schneller realisieren.