Wie Unternehmen mit dem digitalen Zwilling Geld sparen

FREUDENSTADT. „Engineering ist und bleibt die treibende Kraft in unserem Unternehmen. So arbeiten wir an der nachhaltigen Weiterentwicklung unserer Kerntechnologien“, sagt Olaf Rohrbeck, Sprecher der Geschäftsleitung beim Freudenstädter Maschinenbauer Robert Bürkle. Ein aktueller Baustein zur technischen Weiterentwicklung ist dort der „digitale Zwilling“. In enger Zusammenarbeit mit dem Siemens-Konzern hat Bürkle diese Planungs- und Kontrollmethode bei sich zum Einsatz gebracht.

Im Kern geht es bei Robert Bürkle um die Entwicklung und den Bau von Maschinen und Komplettanlagen im Bereich Pressen und Beschichtung. Die Konstrukteure nutzen den digitalen Zwilling nun für die Planung, Entwicklung, Inbetriebnahme und für virtuelle Tests von komplexen Anlagen. Bereits vor der realen physischen Inbetriebnahme beim Kunden können die Ingenieure von Bürkle somit schon Abläufe präzise am Rechner durchspielen und beispielsweise Bearbeitungen von Rohmaterialen beliebig oft testen und optimieren.

Bis zu 25 Prozent Zeitersparnis beim Produktionsstart

Laut Schätzungen des Unternehmens, das weltweit 450 Menschen beschäftigt, werden mit den digitalen Zwillingen bis zu 25 Prozent Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme und dem Produktionsstart erreicht. Dies stellt sowohl für den Schwarzwälder Anlagenbauer selbst als auch für seine Kundschaft einen erheblichen Vorteil dar.

Das Konzept des virtuellen Zwillings wurde vor rund 20 Jahren insbesondere von Michael Grieves, einem Experten für Produktionstechnik und Produktlebenszyklen, an der Universität von Michigan (USA) entwickelt. Im Kern dreht es sich dabei darum, reale Gegebenheiten, seien es einzelne Maschinen, Bauelemente und Prozessschritte, oder aber auch im Extremfall ganze Fabriken, umfassend und repräsentativ am Rechner zu simulieren.

Zusätzlich, und dabei geht der digitale Zwilling über die reine digitale Simulation hinaus, ist die am Rechner erstellte Repräsentanz typischerweise mit dem realen Objekt verbunden und es findet auch ein Datenaustausch statt. Wie weit ein digitaler Zwilling implementiert wird, ist stufenlos anpassbar und kann an die Möglichkeiten und Ressourcen des Unternehmens angepasst werden, welches die Methode einsetzen will.

Die Fraunhofer-Gesellschaft befasst sich gleich an mehreren ihrer Forschungsinstitute mit der Weiterentwicklung digitaler Zwillinge, unter anderem das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung in Karlsruhe (IOSB). Dass der Begriff ein ganzes Spektrum an Umsetzungsvarianten abdeckt, ist Olaf Sauer, dem stellvertretenden IOSB-Chef wichtig. „Digitale Zwillinge werden in den kommenden Jahren in Forschung und Entwicklung weiter ausgestaltet“, so Sauer, „schon heute ist aber klar, dass es sich dabei nicht um ein monolithisches Datenmodell handelt, sondern um unterschiedliche Aspekte digitaler Repräsentationen, Funktionalitäten, Modelle und Schnittstellen.“

Auch im Bauhandwerk hält die Methode Einzug, beispielsweise beim Bauunternehmen Bendl in Günzburg, Bayerisch-Schwaben, mit rund 150 Beschäftigten. Der Betrieb errichtet eine Wohnanlage mit 21 Wohneinheiten in Günzburg, die Ende 2023 fertiggestellt sein soll. Doch schon heute existiert ein digitaler Zwilling.

Digitaler Zwilling auch bei Fortschrittskontrolle anwendbar

„Das Konzept des digitalen Zwillings im Baubereich kann man als eine Weiterentwicklung der BIM-Methodik, also dem Building Information Modeling, verstehen“, erläutert Lutz Bettels vom Bausoftwarehersteller Bentley. Grundlage sei das aus dem BIM bekannte digitale 3-D-Modell des Bauprojekts. „Man kann an dieses Modell auch zusätzliche Daten und Informationen anhängen, die es erlauben, den aktuellen Zustand dieses Modells mit der Realität abzugleichen. Dann wird aus einem BIM-Modell ein digitaler Zwilling“, so Bettels. Dies helfe etwa bei Fortschrittskontrolle und Risikobewertung des Bauprojekts und bei der Optimierung der Abläufe.