Digitale Zwillinge – die Synergie aus Planung, Realisierung und Betrieb

Sogenannte Digitale Zwillinge sind digitale Replikate realer Komponenten, Maschinen oder ganzer Anlagen. Durch kluge Nutzung eröffnen diese Zugang zu ungenutztem Potenzial in der Koordination und Optimierung des Betriebs.

Das Werksgelände der Hüttenwerk Krupp Mannesmann (HKM) gleicht einer Kleinstadt. Auf den 2,5 Quadratkilometern erstreckt sich ein Netz aus Straßen und Schienen, das ein Stahlwerk, Hochöfen, Produktionsanlagen, Lager und Büros verbindet. Zur Hauptbetriebszeit ähnelt das Gelände einem Ameisenhaufen. Unzählige Tonnen von fast 200 verschiedenen Stoffen, darunter Schlacke, Sand, Kohle oder Erze, werden in Lastwagen und Radladern zu ihren Zielorten befördert. Um zu testen, wie viel Effizienzsteigerung möglich ist, wird ein weiterer Hochofen gebaut und eine Lagerhalle verschoben. Diese ist jetzt allerdings sehr weit von den Produktionshallen entfernt. Kurzerhand wird noch eine weitere Verbindung angelegt und siehe da, das Ergebnis übertrifft die Erwartungen. Dieses Experimentieren ist möglich, ohne Millionenverluste zu riskieren, denn es handelt sich bei dem Werksgelände um einen digitalen Zwilling.

Mehr als nur ein visuelles Modell

Digitale Zwillinge finden Anwendung in der Planung, Realisierung und dem Betrieb von Komponenten, Maschinen, Anlagen oder ganzen Betriebshöfen. Diese sind nicht einfache visuelle Modelle, sondern eine digitale Abbildung, die über sämtliche relevanten dynamischen Informationen ergänzt wurde. Durchlaufzeiten, Verbrauch, Auslastung und alle anderen relevanten Faktoren haben Einfluss und werden simuliert.

Das Erstellen eines digitalen Zwillings dient nicht nur der Optimierung, sondern begleitet den gesamten Lebenszyklus eines Projektes. Noch vor dem ersten Spatenstich kann der Bau präzise durchgeplant werden. Alle beteiligten Akteure erhalten durch den Zwilling eine einheitliche Sicht auf das Vorhaben. Zudem ist dieser nicht statisch, sondern wird konstant um Wissen erweitert. Er wächst also sozusagen mit seinem realen Gegenstück.

Zentraler Knoten für Informationen

Auch nach Fertigstellung wird das Modell nicht obsolet. Zum einen lassen sich, wie im genannten Beispiel, Optimierungen simulieren. Durch Sensorik werden reale Sachverhalte widergespiegelt und der Betrieb verwaltet. Hierdurch kann schneller auf Gegebenheiten reagiert werden und Engpässe und Ausfälle können antizipiert werden.

Am besten funktioniert das System, wenn es als zentraler Knoten für alle erfassten Informationen fungiert. Dies setzt voraus, dass ein zentrales System verwendet wird. Die Mensch und Maschine GmbH ist ein führender Anbieter solcher Systeme. Ihr Software-Portfolio deckt ein breites Spektrum an Anwendungen ab, von dem Entwurf einzelner Bauteile, über das Designen neuer Maschinen, bis hin zur Verwaltung von Großprojekten.

Besondere Synergie entsteht durch das Zusammenspiel mehrerer Anwendungen. Je mehr Daten vorhanden sind und erfasst werden können, desto performanter wird das Modell. Von einzelnen Maschinenelementen, bis hin zu ganzen Betriebshöfen, können die jeweiligen Komponenten miteinander verknüpft und Änderungen auf das System simuliert werden. So basiert auch der digitale Betriebshof der Hüttenwerk Krupp Mannesmann GmbH auf den Softwarelösungen der Mensch und Maschine GmbH.