Thought Leadership
Iot und digitale Zwillinge bieten enormes Potenzial im Produktionsumfeld unter anderem durch fortschrittliche Simulationen oder Optimierung von Lieferketten und in der Intralogistik.
Außerdem kann die durchgängige Vernetzung im Kampf gegen Produktpiraterie und Diebstahl unterstützen.
Angetrieben durch den Ausbau von 5G und den Campus-Netzen, die einige große Unternehmen aufbauen, rückt IoT in der Industrie, das sogenannte Industrial Internet of Things (IIoT), zunehmend in den Fokus. Besonders spannend wird die Vernetzung von Geräten und einzelnen Komponenten, wenn man sie mit digitalen Zwillingen kombiniert. Doch worum handelt es sich dabei jeweils und wie hängen die beiden Konzepte zusammen?
Das Internet of Things (IoT) beschreibt die Vernetzung physischer Geräte und Maschinen mit dem Internet und untereinander. Mit Sensoren ausgestattet, erfassen sie kontinuierlich Daten und ermöglichen so eine Echtzeit-Überwachung und -Steuerung von Prozessen. Durch IoT können Maschinen und Anlagen Daten untereinander austauschen, Störungen frühzeitig melden und automatisierte Reaktionen auslösen, um die Produktion effizienter zu gestalten.
Digitale Zwillinge (Digital Twins) stellen virtuelle Modelle physischer Objekte, Anlagen oder Prozesse dar. Diese Modelle basieren auf Daten, die von Sensoren erfasst und in Echtzeit aktualisiert werden. Ein digitaler Zwilling spiegelt dabei das physische Gegenstück so exakt wie möglich wider, sodass Ingenieure, Techniker und Entscheider Leistungen analysieren, Prozesse simulieren und potenzielle Probleme vorhersagen können, bevor sie in der realen Welt auftreten.
Das IoT bildet die Hardware- und Datengrundlage für digitale Zwillinge. Ohne vernetzte Sensoren und den dort gesammelten Informationen könnten keine digitalen Echtzeit-Abbilder realer Objekte erstellt werden. Mit der Zielsetzung, ein möglichst realistisches Abbild im digitalen Raum zu erstellen, geht das Konzept des Digital Twin damit über Ansätze der Vernetzung hinaus, die sich auf einzelne Funktionen konzentrieren.
Das Konzept des digitalen Zwillings ist dabei nicht nur auf Geräte und Maschinen begrenzt. Mit einer ausreichenden Datengrundlage können auch Prozesse und Lieferketten nicht nur als theoretisches Konstrukt, sondern basierend auf der realen Situation im digitalen Raum abgebildet werden. Durch diese vielseitigen Möglichkeiten, die IoT und digitale Zwillinge bieten, ergeben sich viele Vorteile für Unternehmen:
Prozessoptimierung und Effizienzsteigerung
Durch die kontinuierliche Erfassung und Analyse von Daten über IoT können Prozesse präzise überwacht und optimiert werden. Digitale Zwillinge ermöglichen eine umfassende Visualisierung und Simulation von Produktionsprozessen. Unternehmen können so Engpässe identifizieren, Ressourcen effizienter einsetzen und Produktionszeiten verkürzen. Beispielsweise lassen sich in der Intralogistik Materialflüsse im Werk besser steuern und kontrollieren, was wiederum dabei hilft, Bottlenecks zu identifizieren und Verluste zu vermeiden. Die Vernetzung entlang der Lieferkette erlaubt es zudem, den Status von Lieferungen genau zu verfolgen, inklusive Informationen zu Parametern wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit. Somit können Verantwortliche reagieren, bevor wertvolle Fracht Schaden nimmt.
Präventive Wartung und Predictive Maintenance
Ein besonders großer Vorteil ergibt sich im Bereich der Instandhaltung. Mit den Daten aus IoT-Sensoren können Maschinen frühzeitig Signale für Verschleiß oder Fehlfunktionen aussenden. Digitale Zwillinge helfen, diese Informationen in den Kontext zu setzen und Verschleißerscheinungen zu simulieren. So können Wartungsarbeiten genau dann durchgeführt werden, wenn sie tatsächlich notwendig sind, und teure Stillstandzeiten vermieden werden. Mögliche Anomalien in der Funktion von Maschinen oder Anlagen können kontinuierlich automatisch überwacht und zentral eingesehen werden.
Produktpiraterie und Diebstahl
Gefälschte Produkte sind längst nicht mehr nur ein Problem der Konsumgüterbranche. Inzwischen werden auch immer mehr hochwertige technische Komponenten (beispielsweise Autoteile) gefälscht. Dank Product-Traceability-Funktionen können vernetzte Teile bis zum Hersteller zurückverfolgt werden, was es Kunden erleichtert, ihre Authentizität festzustellen. Produzenten können dadurch Fälschungen ihrer Produkte einfacher aus dem Verkehr ziehen und graue Vertriebskanäle erkennen und schließen. Vernetzung kann außerdem dabei helfen, den Diebstahl von Waren aus der Produktion und anschließenden illegalen Verkauf aufzudecken.
Umsatzsteigerungen und nachhaltigere Produktion
IoT und digitale Zwillinge tragen durch optimierte Prozesse zur Senkung der Produktionskosten bei und erlauben dank umfangreicher Simulationsmöglichkeiten eine schnellere Time-to-Market, was wiederum den Umsatz steigert. McKinsey schätzt, dass digitale Zwillinge den Umsatz um bis zu 10 Prozent steigern, die Markteinführungszeit um bis zu 50 Prozent verkürzen und die Produktqualität um bis zu 25 Prozent verbessern können.
Durch Simulationen können zudem Material- und Energieeinsatz effizienter geplant werden. Dies hilft nicht nur bei der Kostenreduktion, sondern unterstützt auch nachhaltige Produktionsprozesse durch geringeren Energie- und Materialverbrauch.
Erhöhung der Produktqualität
Die Echtzeitüberwachung von Produktionsprozessen und der Vergleich mit optimalen Standards ermöglicht es zudem Qualitätsprobleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Digitale Zwillinge ermöglichen eine detaillierte Ursachenanalyse von Fehlern und die Simulation von Optimierungsmöglichkeiten. Dadurch kann die Produktqualität langfristig gesichert und kontinuierlich verbessert werden.
Fazit
Angesichts der aktuellen ökonomischen Herausforderungen für das produzierende Gewerbe und in Zeiten des Fachkräftemangels stellen Effizienzsteigerung, wie sie durch IoT und digitale Zwillinge möglich werden, eine wichtige Stellschraube dar. Besonders Produktionsumgebungen in Hochlohnländern müssen digitaler werden, um weiterhin auf den Weltmärkten konkurrieren zu können.
