Digital Twin (Process Simulation)

Digitale Zwillinge (Digital Twins) sind virtuelle, dynamische Modelle, die ein physisches Objekt vollständig und in Echtzeit abbilden. Ihr Einsatz lohnt sich insbesondere bei kostenintensiven, kritischen und langlebigen Produkten wie komplexen Industriemaschinen. Denn mit präzisen Vorhersagen über deren Performance, Schwachstellen, zu Materialermüdung oder anderen Risiken liefern sie den Herstellern und Betreibern wertvolle Erkenntnisse zur Produktoptimierung und -wartung.

Mit Digitalen Zwillingen für Prozesse (Digital Process Twin) analysieren Unternehmen darüber hinaus nicht nur Produkte, sondern komplette Wertschöpfungsprozesse und -netzwerke. Mit einer virtuellen Simulation des gesamten Wertschöpfungszyklus machen sie verborgene Ineffizienzen sichtbar. Zudem identifizieren sie schnell kritische Situationen in Produktionsabläufen und eröffnen Ansatzpunkte für kontinuierliche Prozessverbesserungen.

ROI-EFESO verfügt über umfassende inhaltliche, technologische, methodische und industriespezifische Erfahrung bei der Konzeption und dem Aufbau von Digitalen Zwillingen für Produkte, Anlagen und Prozesse. Unser Leistungsportfolio umfasst insbesondere folgende Themen:

  • Analyse und Konzeption von Business Cases für den Einsatz digitaler Produkt- und Prozesszwillinge (Digital Twins)
  • anbieterunabhängige Technologieauswahl und -einführung o deskriptive, prädiktive und präskriptive Datenanalysen
  • Implementierung unter Berücksichtigung der prozessualen und organisatorischen Besonderheiten des jeweiligen Unternehmens und seiner Lieferanten und Kunden


Für Unternehmen der produzierenden Industrie realisieren wir dies insbesondere in zwei Einsatzfeldern:

  • Mit Digitalen Zwillingen der Supply Chain (Digital Supply Chain Twin) schaffen wir ein virtuelles Spiegelbild einer Versorgungskette bzw. eines Versorgungsnetzwerks, das Zulieferer und Kunden in Echtzeit einbindet.
  • Mit Digitalen Zwillingen der Produktion und Logistik (Digital Factory Twin) erfassen und verbessern wir die Arbeitsumgebung und die Wertschöpfungsprozesse innerhalb der Fabrikmauern. Dies unterstützt zudem Digitalisierungs-/Automatisierungsinitiativen und die Weiterentwicklung zur Smart Factory.
3D Modell eines Digital Twins auf dem Bildschirm eines Computers
Bohrinsel mit Icons zum Thema Digital Twins
Digital Twins bilden Objekte oder Prozesse in virtuellen, dynamischen Modellen vollständig und in Echtzeit ab. ©Gorodenkof/shutterstock.com | ©Adobe Stock

Einsatz eines Digital Process Twin mit ROI-EFESO

Beim Aufbau eines Digital Process Twin – etwa im Kontext eines Digital Shopfloor Management – halten wir zuerst gemeinsam mit dem Auftraggeber fest, welche Prozessparameter einen Einfluss auf die Performance der im Fokus stehenden Prozesse oder Anlagen haben. Im nächsten Schritt gilt es, die vorhandenen Prozessdaten richtig zu erfassen. Bei Bedarf ergänzen wir diese durch weitere Daten, etwa aus Quellen wie IoT-Sensoren oder Edge-Computing-Systemen. Die gesammelten Daten werden anschließend in einer Cloud-Anwendung zusammengeführt und analysiert.

Somit schaffen wir das Fundament für den Aufbau eines virtuellen Modells, das die prozessrelevanten Parameter, deren Wechselwirkungen und kritische Werte in der gesamten Prozesskette möglichst genau abbildet. Der daraus entwickelte Digital Process Twin befähigt das Unternehmen,

  • deskriptive, prädiktive und präskriptive Analysen in Echtzeit durchzuführen;
  • das Modell mit weiteren Technologien wie Machine Learning zu integrieren;
  • nachhaltig die Qualität, Effizienz und Transparenz der Prozesse zu verbessern.

Wertschöpfungsprozesse auf ein neues Leistungsniveau bringen

Für diese und weitere Einsatzziele können Digital Process Twins sämtliche Stationen der Wertschöpfungsketten und -netzwerke eines Unternehmens abbilden, von Einkauf und Lieferantenqualifizierung über Logistik und Produktion bis hin zur kundenindividuellen Delivery- oder Maintenance-Planung. Dies befähigt Unternehmen zu einer aussagekräftigen Simulation unterschiedlicher Szenarien wie z.B.:

  • Wie wirkt sich der Stillstand einer Linie oder eines Werkes auf die Lieferkette aus – für einen Tag, eine Woche, einen Monat?
  • Wie schnell ist die Lieferfähigkeit in diesen Fällen wiederhergestellt?


Dabei machen wir das Potenzial der Technologie mit Visualisierungs-Tools erfahrbar, etwa in digitalen 3D-Modellen von Lagerhäusern oder Fertigungslinien, in denen alle Abläufe detailliert dargestellt und Veränderungen einfach simuliert werden:

  • Wie verändern sich die Produktions-KPIs z.B. in einer anderen Schichtplanung?
  • Welche Konsequenzen hat es für die Logistik, wenn mehr Mitarbeiter oder Gabelstapler im Lager eingesetzt werden?
  • Welche Gestaltungsvarianten sind auf der zur Verfügung stehenden Fertigungs-/Lagerfläche möglich, um Arbeitsabläufe effizienter und ergonomischer zu gestalten?

Case Studies

Case Study

In einer Fertigungsanlage für Armaturentafeln verbesserte ein Automobilzulieferer die Transparenz von Arbeits- und Organisationsprozessen.

Mit einem „Digital Process Twin“ von ROI-EFESO senkte das Unternehmen die Ausschussrate und machte Verbesserungspotenziale in seinen Wertschöpfungsnetzwerken sichtbar.

Zwei sitzende Frauen klatschen
Lean Digital Manager ©S_L/shutterstock.com
Case Study

Das ROI-EFESO Zertifizierungsprogramm zum „Lean Digital Manager“ zeigt, wie eine Digitalisierung der schlanken Produktion funktioniert. Dazu kombiniert es Strategien mit Technologien der Industrie 4.0.

SHORT CASE
Footprint-Check bei Anlagenbauer

Projekt: Konzeption eines nachhaltigen Produktions- und Vertriebsnetzes unter Berücksichtigung von Kosten- und Robustheits-/Flexibilitätskriterien.

Vorgehen: Einsatz eines Digitalen Zwillings/dynamischen Simulationsmodells mit mehreren Variablen wie Wertschöpfungstiefe, Struktur und Rolle von Werken und Lieferanten, Personalbedarf in direkten und indirekten Bereichen sowie KPIs auf Netzwerk- und Standortebene.

Mann zeigt auf Tablet mit Digital Twin einer Maschine
©Adobe Stock
Mann mit Tablet vor Roboterarm und Icons zu Materialfluss und Digital Twin
©Adobe Stock

SHORT CASE
Materialflussoptimierung bei Verpackungshersteller

Projekt: Verbesserung des Materialflusses in einem Standort mit komplexen Förderstrecken und teuren Pufferzeiten; Bewertung alternativer Anlageninvestitionen im Hinblick auf deren Auswirkungen auf den Materialfluss.

Ergebnisse: Der Einsatz eines Digitalen Zwillings/dynamischen Simulationsmodells führte zu einer Reduzierung der Puffer- und Lagerinvestitionen um 30% im Vergleich zur statischen Betrachtung. Die Produktionsplanung/-steuerung nutzt das Modell zur Entscheidungsfindung.

MEHR ERFAHREN: Digital Process Twin – Effizienzschub für die Fertigung

Neben einer Effizienz- und Qualitätssteigerung bietet der Ansatz des Digital Process Twin neue Möglichkeiten in der Bewertung, Steuerung und Qualifizierung von Lieferanten. In der Ausgabe #55 unseres Magazins ROI DIALOG stellen wir die wichtigsten Ansatzpunkte für Unternehmen vor.


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