Vernetzte Produktion 26.02.2019, 07:04 Uhr

Digitale Zwillinge vereinfachen Industrie 4.0

Das Fraunhofer IESE hat eine Software entwickelt, die Unternehmen den Übergang zur Industrie 4.0 erleichtern soll. Herzstück ist das Prinzip digitaler Zwillinge. Sie könnten für mehr Flexibilität sorgen.

Illustration des digitalen Zwillings

Links ist ein realer Industrieroboter zu sehen. Die rechte Seite symbolisiert den digitalen Zwilling.

Foto: iStock / Fraunhofer IESE

Die Digitalisierung stellt vor allem kleine und mittlere Unternehmen vor große Herausforderungen. Nicht umsonst wird sie, in Anknüpfung an die drei vorangegangenen industriellen Revolutionen, als Industrie 4.0 bezeichnet. Vor allem bedarf es einer Software, die flexible Abläufe in einem Fertigungsprozess unterstützt und gleichzeitig einfach zu integrieren ist – auch wenn zu dem System sehr unterschiedliche Maschinen gehören. Das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE) und das Unternehmen NetApp haben dafür gemeinsam die Idee der digitalen Zwillinge für die Software BaSys 4.0 genutzt.

Ein digitaler Zwilling enthält, vereinfacht gesagt, alle Informationen zu einem realen Gegenstand. Die Forscher vom IESE nennen diesen Zwilling auch Verwaltungsschale und sehen ihn als eine zentrale Säule der Produktionsarchitektur in der Industrie 4.0, weil er eine allgemeine Kommunikationsschnittstelle sein könnte. So sieht ihr Konzept aus: Jeder einzelne Bestandteil der Produktion, das kann zum Beispiel die Maschine, das Produkt oder der Fertigungsmitarbeiter sein, wird mit einer solchen Verwaltungsschale ausgestattet. Diese enthält alle relevanten Informationen zu dem jeweiligen Bestandteil in digitaler Form oder verweist auf sie. Relevante Informationen sind unter anderem grundlegende Eigenschaften, bei einer Maschine also Größe, Gewicht und Energieverbrauch. Darüber hinaus sind auch Formeln und Simulationsmodelle denkbar, die physikalische Prozesse beschreiben, etwa die Arbeitsweise der Maschine. Durch den digitalen Zwilling liegen die Informationen zudem in einer einheitlichen Form vor, losgelöst vom eigentlichen Gegenstand. Das heißt unter anderem, dass es problemlos möglich ist, Geräte mit identischen Produktionsfähigkeiten gegeneinander auszutauschen und die digitale Schale für die neue Maschine zu verwenden – die Produktion wird flexibler.

Digitale Prozessdaten aus der Produktion

Auf der Hannover Messe vom 1. bis 5. April 2019 wollen die Wissenschaftler mit einer Modellfabrik zeigen, wie das Prinzip funktioniert. Die Miniaturfabrik von Fischertechnik wird gelenkt über die Software BaSys 4.0. Es handelt sich um eine sogenannte Middleware, deren Aufgabe darin besteht, für den Datenaustausch zwischen zwei Systemen zu sorgen. In diesem Fall produziert sie die digitalen Zwillinge und nutzt sie als Schnittstelle, um die Fertigungsprozesse zu vernetzen. Das System lässt sich sowohl in bestehende Anlagen als auch in neue Geräte integrieren. Das erlaubt eine Umwandlung der Produktion innerhalb von Minuten, statt innerhalb von Monaten.

NetApp hat zu diesem Projekt eine Referenzarchitektur beigesteuert, mit der Qualitätsdaten aus der laufenden Produktion aus unterschiedlichen Quellen gesammelt, verarbeitet und Auftraggebern zur weiteren Analyse zur Verfügung gestellt werden können. Zudem haben die Mitarbeiter vollen Durchgriff auf die Prozessdaten. Und nicht zuletzt bietet BaSys 4.0 fertige Referenzkomponenten für eine schnelle Inbetriebnahme neuer Produktionslinien.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Gemeinnützige Gesellschaft der Franziskanerinnen zu Olpe mbH (GFO)-Firmenlogo
Bauingenieur oder Projektmanager (m/w/d) Bau & Technik Gemeinnützige Gesellschaft der Franziskanerinnen zu Olpe mbH (GFO)
Dinslaken, Troisdorf, Hilden, Olpe, Bonn, Langenfeld Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Arbeitsvorbereiter Fertigungssteuerung (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Serielle Sanierung & GU-Projekte Allbau Managementgesellschaft mbH
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Projektleitung - Neubau Reinraum (all genders) Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
TenneT TSO-Firmenlogo
OT Security Engineer (m/w/d) TenneT TSO
Audorf, Stockelsdorf Zum Job 
Schmoll Maschinen GmbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur / Maschinenbautechniker (m/w/d) Schwerpunkt Maschinen- & Anlagenbau Schmoll Maschinen GmbH
Rödermark Zum Job 
HEUFT-Firmenlogo
Technischer Redakteur (m/w/d) HEUFT
Burgbrohl Zum Job 
Kath. St. Paulus Gesellschaft-Firmenlogo
Technischer Leiter (m/w/d) Kath. St. Paulus Gesellschaft
Dortmund Zum Job 
Heuft Systemtechnik GmbH-Firmenlogo
Technischer Redakteur (m/w/d) Heuft Systemtechnik GmbH
Burgbrohl Zum Job 
Stadt Neumünster-Firmenlogo
Abteilungsleiter*in für die Stadtplanung und Erschließung Stadt Neumünster
Neumünster Zum Job 
über heiden associates Personalberatung-Firmenlogo
Werkleiter Feinmechanik (m/w/d) über heiden associates Personalberatung
Schulstiftung der Evangelischen Landeskirche in Württemberg-Firmenlogo
Leitung Fachbereich Gebäudemanagement und Liegenschaften (m/w/d) Schulstiftung der Evangelischen Landeskirche in Württemberg
Stuttgart Zum Job 
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Professur für Fahrzeugsicherheit mit Fokus auf Einsatz neuer Biomaterialien Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Oncotec Pharma Produktion GmbH-Firmenlogo
Head of Project Engineering (m/w/d) Oncotec Pharma Produktion GmbH
Dessau-Roßlau Zum Job 
Oncotec Pharma Produktion GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (Investitionsprojekte) (m/w/d) Oncotec Pharma Produktion GmbH
Dessau-Roßlau Zum Job 
Oncotec Pharma Produktion GmbH-Firmenlogo
HSE-Manager (m/w/d) Oncotec Pharma Produktion GmbH
Dessau-Roßlau Zum Job 
DYNOS GmbH-Firmenlogo
Leiter Technik (m/w/d) DYNOS GmbH
Troisdorf Zum Job 
Gemeinde Steinen-Firmenlogo
Leiter/in des Fachbereichs Bauen und Umwelt (w/m/d) Gemeinde Steinen
Steinen Zum Job 
Stadt Ratingen-Firmenlogo
Planung / Bauleitung Siedlungswasserwirtschaft (m/w/d) Stadt Ratingen
Ratingen Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 

Software BaSys 4.0 ist frei verfügbar

Für BaSys 4.0 arbeiten die Forscher übrigens mit dem Konzept dienstbasierter Fertigung. Denn normalerweise wird der Produktionsprozess von Speicherprogrammierbaren Steuerungen, kurz SPS, gelenkt. Verändert man etwas im Prozess, entstehen jedoch Seiteneffekte, sodass man weitere Anpassungen vornehmen muss. Das ist bei einer dienstbasierten Fertigung anders. Dabei wird die Einführung eines Dienstes strikt vom Produktionsprozess getrennt und nur über Schnittstellen mit ihm verbunden. Im sogenannten Orchestrator laufen die Fäden zusammen. Er ruft die Dienste auf, die für den Fertigungsprozess benötigt werden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt BaSys 4.0. Darin setzt das Fraunhofer IESE zusammen mit 14 Partnern aus Forschung und Industrie zentrale Konzepte und Standards der Plattform Industrie 4.0 um. Ziel ist die Entwicklung eines Basissystems für Produktionsanlagen, das effiziente und flexible Produktionsprozesse ermöglicht. BaSys 4.0 ist eine Open-Source-Software, die frei zugänglich ist.

Mehr über die Industrie 4.0:

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.