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.
In a virtual model, the system operator doesn't need to do any programming to test whether the slide can be moved, for example, and can view the process data from the displacement encoder or end position sensor. If the developer wishes to create control sequences for the machine, they can easily be compiled using the components’ functions such as extend, rotate or grip.
The condition monitoring generates a message when operating components are approaching the end of their service life. The digital twin for the machine can then automatically order spare parts, for example. If at that point there are newer models for the components being replaced, the customer can use the virtual environment to first test how the new components interact and then order them accordingly.
The condition monitoring can also be used in conjunction with the simulation models of the digital twins to create predictive maintenance plans. Customers can also use the digital twins to develop and test subsequent changes or reconfigurations on the virtual model before these are implemented on the machine, which speeds up the process.