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
GOLDBECK West GmbH-Firmenlogo
Bauleiter im Innendienst (m/w/d) für die Ausschreibung und Vergabe im Schlüsselfertigbau GOLDBECK West GmbH
BIM Berliner Immobilienmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Versorgungstechnik / Gebäudetechnik / Bauingenieur als Fachplaner im Bereich HLS (m/w/d) BIM Berliner Immobilienmanagement GmbH
GOLDBECK West GmbH-Firmenlogo
Architekt / Bauingenieur als Projektleiter Planung (m/w/d) GOLDBECK West GmbH
Bochum, Düsseldorf (Monheim am Rhein) Zum Job 
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Energie- und Gebäudetechnik / Maschinenbau (m/w/d) Master - Traineeprogramm Maschinenwesen, Staatsbauverwaltung des Freistaats Bayern Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
Bayernweit Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur im Änderungswesen (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
RATISBONA-Firmenlogo
Tiefbauplaner / Bauingenieur für Tiefbau & Außenanlagen (m/w/d) RATISBONA
Regensburg Zum Job 
DYWIDAG-Systems International GmbH-Firmenlogo
Bauingenieur / Bautechniker für technische Produktlösungen (alle Geschlechtsidentitäten) DYWIDAG-Systems International GmbH
Porta Westfalica Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung-Firmenlogo
Projektmanager* Technische Infrastruktur DFS Deutsche Flugsicherung
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständige/-r (m/w/d) Elektrotechnik TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH
Clees Wohnimmobilien GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur (m/w/d) Clees Wohnimmobilien GmbH & Co. KG
Düsseldorf Zum Job 
Schleifring GmbH-Firmenlogo
Head of Sales and Project Management (m/w/d) Schleifring GmbH
Fürstenfeldbruck Zum Job 
ERGO Group AG-Firmenlogo
Technischer Objektmanager (m/w/d) ERGO Group AG
Schmoll Maschinen GmbH-Firmenlogo
Support-Techniker/-Ingenieur (m/w/d) LED-Lithographieanlagen Schmoll Maschinen GmbH
Rödermark Zum Job 
Crawford & Company (Deutschland) GmbH-Firmenlogo
Technical Expert / Sachverständiger (w/m/d) Bereich Global Technical Services Crawford & Company (Deutschland) GmbH
verschiedene Einsatzorte Zum Job 
Schmoll Maschinen GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur / Maschinenbauingenieur (m/w/d) im Bereich Digitale LED-Anlagen Schmoll Maschinen GmbH
Rödermark Zum Job 
GVE Grundstücksverwaltung Stadt Essen GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Schulbau GVE Grundstücksverwaltung Stadt Essen GmbH
KLEBL GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) für Hoch- und Schlüsselfertigbau KLEBL GmbH
Raum Berlin-Brandenburg Zum Job 
KLEBL GmbH-Firmenlogo
Kalkulator (m/w/d) im Bereich Hochbau- und Schlüsselfertigbau KLEBL GmbH
Berlin-Brandenburg Zum Job 
KLEBL GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) für Hoch- und Schlüsselfertigbau KLEBL GmbH
Frankfurt Zum Job 
KLEBL GmbH-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) im Hausbau KLEBL GmbH
Neumarkt 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.