digitaler Zwilling

In der vernetzten Welt eröffnen Digitale Zwillinge völlig neue Möglichkeiten: Sie bilden physische Anlagen, Prozesse oder Produkte virtuell ab. Zentrale Herausforderungen aber bleiben bestehen, darunter die Erfassung aktueller Produktdaten. Diese Ausgabe von Industry 4.0 Science deckt ein breites Themenspektrum ab, vom Grundkonzept des Digitalen Zwillings über seinen Nutzen in der Beschaffung bis zum Einsatz im Lieferketten-Management.

Künstliche Intelligenz, Cobots und virtuelle Welten wie das Metaverse beflügeln Visionen für neue Formen der industriellen Wertschöpfung. Doch Innovation allein genügt nicht – erst durch intelligente Geschäftsmodelle entfalten Technologien ihr volles Potenzial. Wie können Unternehmen die neuen Lösungen effizient in ihre Prozesse integrieren? Und mit welchen Strategien lassen sich daraus nachhaltige Wettbewerbsvorteile generieren?

Die Montage bildet einen zentralen Bestandteil der industriellen Fertigung und ist traditionell von einem hohen Anteil manueller Arbeit geprägt. Unternehmen sehen in der Digitalisierung eine große wirtschaftliche Chance. Im Fokus steht dabei, die Produktivität der Mitarbeitenden zu steigern und gleichzeitig die Lohnstückkosten stabil zu halten. Die Nutzung innovativer Technologien wird deshalb immer wichtiger, um diese Ziele in der Montage umzusetzen.

Der Erfolg von Technologien hängt nicht nur von ihrer Innovationskraft und Akzeptanz ab, sondern auch vom Management. Entscheidungsträger bewerten Faktoren wie technische Rahmenbedingungen und organisatorische Voraussetzungen, wobei die Forderung nach Flexibilität die Komplexität zusätzlich erhöht. Industrie 4.0 adressiert dies durch Vernetzung, Transparenz und dezentrale Entscheidungen. Digitale Zwillinge, realisierbar mit Open Source Software, spielen dabei eine Schlüsselrolle.

Für die Einrichtung „smarter“, auf Nachhaltigkeit fokussierter Produktionsprozesse ist jede Menge Kommunikation auf verschiedenen Ebenen nötig – basierend auf aggregierten Daten. Die Vernetzung von Objekten, die durch cyber-physische Systeme im Rahmen von Industrie 4.0 gefordert wird, führt zu Integrationsanforderungen sowohl auf horizontaler als auch vertikaler Ebene. Eine vertikale Integration bildet zusätzlich eine wichtige Grundlage, um Unternehmen dabei zu helfen, ihre Nachhaltigkeitsziele in einer integrierten Produktionsumgebung zu erreichen. Zudem ermöglicht eine vertikale Integration, Ressourcen effizienter zu nutzen, Abfall zu minimieren, die Umweltauswirkungen zu verringern und letztlich nachhaltigere Geschäftspraktiken zu fördern. Dieser Beitrag dient dazu, sich am Beispiel der kooperativen Roboter im Digital-Factory-Technology-Labor der HTW Berlin mit der vertikalen Integration zur Umsetzung einer nachhaltigkeitsorientierten Produktion auseinanderzusetzen und ...

Modellierung und Simulation bieten zahlreiche Vorteile, insbesondere in der Produkt- und Prozessentwicklung. Grafische Modelle etwa erleichtern die Darstellung von Sachverhalten und verdeutlichen Schwachstellen oder Potenziale. Erklärungsmodelle wiederum schaffen Klarheit über bestimmte Ereignisse. Insbesondere Digitale Zwillinge, IoT und Big Data als Konzepte und Technologien haben sich in den vergangenen Jahren stark entwickelt.

Backwaren werden weltweit von allen Altersgruppen geschätzt, doch das Bäckerhandwerk profitiert bisher kaum von der Digitalisierung. Viele Prozesse sind manuell, Maschinen erfassen keine Prozessdaten automatisch. Vorgestellt wird eine IoT-Lösung „Bäckerei 4.0“ mit IoT-Device, Edge-Gateway und simulationsbasierter Software zur Prozessoptimierung.