Der digitale Schatten sorgt für nachhaltige Effizienz

Die Digitalisierung verändert Produktions- und Logistikprozesse grundlegend. Heitec verfolgt dabei einen durchgängigen Ansatz, der sämtliche Phasen des Engineerings miteinander verbindet und so Produktivität und Effizienz nachhaltig steigert. Herzstück dieses Ansatzes ist die Simulation: Sie dient als Instrument, um technische Konzepte, Funktionalität und wirtschaftliche Ziele frühzeitig zu definieren und frühzeitig aufeinander abzustimmen.

Der digitale Engineering-Prozess gliedert sich in drei zentrale Stufen – Planungssimulation, digitaler Zwilling und digitaler Schatten. Jede Phase hat ihre eigene Funktion und ihren spezifischen Nutzen. Im Zusammenspiel entsteht ein durchgängiger Prozess, der von der ersten Idee über die Implementierung bis zur Optimierung im laufenden Betrieb reicht.

Planungssimulation

Am Anfang steht die Planungssimulation. Sie ermöglicht es, Produktions- und Logistikprozesse bereits in der Konzeptphase virtuell zu erproben. Unterschiedliche Layouts, Materialflüsse und Prozessvarianten können in Szenarioanalysen getestet werden, bevor Investitionen getätigt oder reale Anlagen aufgebaut werden. Auf diese Weise werden belastbare Daten erzeugt, die risikobehaftete Annahmen ersetzen und eine sichere Entscheidungsgrundlage schaffen.

Das technische Fundament bildet ein Framework mit modularer Modellbibliothek, die Standardkomponenten wie Aktoren, Sensoren und Fördertechnik umfasst. Durch Verhaltensmodellierung werden reale Prozesse abgebildet und dynamische Abläufe simuliert. Ergänzende Analysefunktionen erfassen Kennzahlen wie Auslastung, Durchsatz, Takt- oder Wartezeiten. 'Was-wäre-wenn'-Simulationen machen die Auswirkungen von Planungsvarianten unmittelbar sichtbar.

Gerade in Zeiten angespannter Versorgungslagen lassen sich mit der Simulation Schwachstellen frühzeitig erkennen, Engpässe oder Puffergrößen gezielt anpassen und Materialflüsse optimieren. Änderungen am Konzept können jederzeit im Modell überprüft werden, wodurch Planungs- und Abstimmungszeiten deutlich verkürzt werden. Die Simulation schafft damit die Grundlage für eine faktenbasierte, nachhaltige Planung und die Gewissheit, die bestmögliche Lösung zu realisieren.

Neue industrielle KI-Plattform für virtuelle Zwillinge

Dassault Systèmes und NVIDIA haben eine langfristige strategische Partnerschaft vereinbart, mit dem Ziel, eine gemeinsame industrielle KI-Architektur für unternehmenskritische Anwendungen branchenübergreifend zu etablieren.

Redaktion Automation NEXT

Digitaler Zwilling

Nach Abschluss der Planungsphase folgt der digitale Zwilling als Grundlage für die virtuelle Inbetriebnahme der Automatisierungssysteme. Virtuelle Modelle der geplanten Anlagen werden erstellt und getestet, lange bevor physische Komponenten verfügbar sind. Mechanik, Elektrik und Steuerung lassen sich so frühzeitig verknüpfen und überprüfen, wodurch die Qualität von Hard- und Software nicht nur risikolos evaluiert, sondern bis zur Realisierung gezielt gesteigert werden kann.

Die virtuelle Inbetriebnahme deckt logische Fehler, Schnittstellenprobleme und Interoperabilitätshemmnisse bereits in der Konstruktionsphase auf. Dadurch lassen sich die verschiedenen Anlagenbestandteile parallel entwickeln, Iterationen reduzieren und Projektzeiten verkürzen. Risiken werden früh erkannt, Inbetriebnahmen verlaufen planbarer und schneller, während Stillstände und Nacharbeiten vor Ort deutlich minimiert werden. Auch bestehende Brownfield-Anlagen bleiben während geplanter Updates störungsfrei im Betrieb. Zudem ermöglicht der digitale Zwilling praxisnahe Schulungen am virtuellen Modell, ohne die reale Anlage zu beeinträchtigen.

So bleiben Projektkosten jederzeit transparent und steuerbar. Der digitale Zwilling ist damit weit mehr als ein Testwerkzeug: Er ist ein zentraler Bestandteil des digitalen Engineerings und der Anlagenrealisierung, schafft Transparenz und legt die Basis für nachhaltige Prozessoptimierung – die sich im nächsten Schritt, dem digitalen Schatten, noch weiter entfalten kann.

Digitaler Schatten

Eine entscheidende Bedeutung zum Ausschöpfen des Anlagenpotenzials und zur kontinuierlichen Verbesserung kommt der dritten Phase zu: dem digitalen Schatten. Im Gegensatz zum digitalen Zwilling dient der digitale Schatten als datengetriebene Beobachtungs- und Analyseebene. Er macht den aktuellen Zustand sicht-, analysier- und optimierbar. Damit eröffnet er völlig neue Möglichkeiten für Transparenz, Effizienz und Produktivität.

Nach der Inbetriebnahme erzeugt der digitale Schatten ein virtuelles Abbild sämtlicher Steuerungssignale. Zustände einzelner Komponenten wie Aktoren oder Achsstellungen werden aus Echtzeit- und Prozessdaten gewonnen und können entweder live gespiegelt und in einer 3D-Umgebung angezeigt oder gespeichert und später erneut aufbereitet werden. Diese 3D-Umgebung kann auf verschiedenen Plattformen – Desktop, Web oder mobilen Geräten – laufen und vom Kunden bedarfsgerecht angepasst werden. Änderungen an der Signalbelegung oder die Neuplatzierung von Komponenten können hier direkt vorgenommen werden. Für die Implementierung eines digitalen Schattens sind keine zusätzlichen Lizenzen von Drittanbietern erforderlich. Die ohnehin für den SPS-Betrieb erforderlichen Lizenzen sind ausreichend.

Die Datenerfassung erfolgt über ein IoT-Gateway, das im Unterschied zu vielen herkömmlichen Modellen ohne Eingriffe in die Steuerung oder Anpassungen der Anlage in den Bus integriert wird. Das Gateway unterstützt gängige Protokolle wie OPC-UA, MQTT oder verschiedene herstellerspezifische Protokolle wie Siemens S7 oder Beckhoff SPS. So entsteht eine flexible, erweiterbare Lösung, die Optimierung, Analyse und Störungserfassung ermöglicht.

Der wesentliche Vorteil eines durchgängigen Konzepts liegt in der Weiterverwendung des Modells nach einer virtuellen Inbetriebnahme (VIBN). Investitionen in den Maschinenbau werden dadurch langfristig abgesichert, da bestehende Anlagen – oft über Jahrzehnte im Einsatz – geschützt und kontinuierlich optimiert werden können. Während traditionelle Konzepte oft auf Annahmen beruhen, liefert der digitale Schatten belastbare Daten, die dem Kunden Sicherheit geben und eine flexible Anpassung an individuelle Bedürfnisse erlauben. Alle Informationen sind zentral in einer Datenbank verfügbar, statt fragmentiert in einzelnen SPS-Auswertungen, und erfordern keine unterschiedlichen Protokolle oder Lizenzen, die miteinander synchronisiert werden müssen.

Über das Heitec Solution Center stehen die Daten sowohl in der Cloud als auch lokal bereit. Live-Informationen ermöglichen eine schnelle Fehlererkennung, frühzeitige Störungsbehebung und vorausschauende Wartung, wodurch Stillstände reduziert oder ganz vermieden werden können. Fernzugriff und Wartungsunterstützung stellen sicher, dass aktuelle Anlagendaten jederzeit und ortsunabhängig verfügbar sind, wodurch Serviceeinsätze effizienter werden. Dank flexibler Datenintegration lassen sich Live-Daten, historische Informationen und 3D-Komponenten zu einer ganzheitlichen Auswertung verknüpfen. Dank der 3D-Visualisierung handelt es sich beim digitalen Schatten um ein besonders niederschwelliges und benutzerfreundliches Konzept. Umfangreiche Analysefunktionen unterstützen die kontinuierliche Prozessverbesserung und steigern die Produktivität zuverlässig.

Der digitale Schatten ist somit weit mehr als eine reine Datensammlung: Er schafft überdies eine homogene und umfassende Grundlage für nachhaltige Verbesserungen. Von der schnellen Fehlererkennung über die kontinuierliche Optimierung bis hin zur vorausschauenden Wartung eröffnet er vielfältige Möglichkeiten, das Beste aus einer real existierenden Anlage herauszuholen und entscheidend zur Investitionssicherung beizutragen.