Engineering und Prozessoptimierung

Wie IIoT, VIBN und der digitale Zwilling zusammenarbeiten

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) ermöglicht es Unternehmen, Aufgaben wie die Qualitätskontrolle und die Fernüberwachung von Prozessen zu optimieren. Kommen digitale Zwillinge, virtuelle Inbetriebnahme und künstliche Intelligenz hinzu, wird noch sehr viel mehr möglich.

(Bild: ©VicenSanh/stock.adobe.com)

Mit Hilfe des Industrial Internet of Things (IIoT) wollen Unternehmen ihre betriebliche Effizienz, Produktivität und Sicherheit steigern. Das Anwendungsspektrum ist breit gefächert, wie folgende Beispiele zeigen:
Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung): Das IIoT ermöglicht die kontinuierliche Überwachung von Geräten und Maschinen. Das macht vorausschauende Wartung basierend auf Datenanalysen greifbar. Potenzielle Probleme werden frühzeitig erkannt und Wartungsaktivitäten können effizient geplant werden.
Energiemanagement: In Zeiten steigender Energiepreise erscheint die Überwachung des Energieverbrauchs als sinnvoll. Ineffizienzen werden erkannt und der Energieverbrauch angepasst. Dies führt zu sinkenden Kosten und trägt zur Nachhaltigkeit bei.
Fernüberwachung und -steuerung: IIoT ermöglicht die Fernüberwachung und -steuerung industrieller Prozesse, sodass Betreiber die Betriebsabläufe standortunabhängig verwalten und optimieren können.
Qualitätskontrolle: Die Überwachung von Qualitätsparameter einzelner Produkte in nahezu Echtzeit führt dazu, dass frühzeitig Defekte oder Variationen im Produktionsprozess erkannt werden. So können gleichbleibende Qualitätsstandards aufrechterhalten werden.
IIoT und die virtuelle Inbetriebnahme
Auch die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) gehört zum IIoT-Kontext, und ist wiederum eng mit dem Konzept des digitalen Zwillings verbunden. Die VIBN steht für die Simulation und Validierung von industriellen Prozessen, Anlagen oder Maschinen in einer virtuellen Umgebung, noch bevor diese tatsächlich gebaut werden. Durch die Integration von IIoT-Technologien und digitalen Zwillingen können Unternehmen ihre Anlagen und Prozesse virtuell planen und testen, um so die reale Inbetriebnahme effizienter zu gestalten. Der digitale Zwilling hingegen ist das virtuelle Pendant einer realen Anlage, einer Maschine oder eines Prozesses. Er enthält alle relevanten Daten und Informationen, die zur Überwachung, Steuerung und Optimierung des realen Gegenstücks wichtig sind. Der digitale Zwilling nutzt Echtzeitdaten aus dem IIoT-Netzwerk, um den aktuellen Zustand der physischen Anlage oder des Prozesses zu erfassen und ermöglicht so Simulationen und Analysen.
In Kombination stark
Kombinieren Unternehmen IIoT, VIBN und den digitalen Zwilling, ergeben sich daraus verschiedene Effekte:
Frühzeitige Fehlererkennung: Durch die virtuelle Inbetriebnahme und den Einsatz des digitalen Zwillings können potenzielle Probleme und Schwachstellen erkannt und behoben werden, bevor die Maschine gebaut wird. Dies spart Zeit und Kosten und reduziert das Fehlerrisiko.
Optimierung von Prozessen: Durch die Integration von IIoT und dem digitalen Zwilling werden Prozesse und Anlagen kontinuierlich überwacht, analysiert und optimiert. Der digitale Zwilling bildet ‘Was-wäre-wenn’-Szenarien sowie Simulationen ab. Unternehmen können somit unterschiedliche Betriebsbedingungen testen.
Wartung und Instandhaltung: Der digitale Zwilling kann dazu beitragen, die Wartung und Instandhaltung von Anlagen zu optimieren. Durch die kontinuierliche Überwachung von Echtzeitdaten können Fehler oder Abweichungen sofort im laufenden Betrieb erkannt werden.
Schulungen: Der digitale Zwilling eignet sich zudem für Schulungszwecke. Neue Mitarbeiter können etwa in einer virtuellen Umgebung geschult und dann in komplexe Prozesse eingearbeitet werden.
Das IIoT und die Simulation
In Kombination mit einer Simulationssoftware bringt das IIoT noch weitere Effekte:
Risikominderung: Die Simulation von Szenarien in der virtuellen Umgebung ermöglicht es Unternehmen, potenzielle Risiken und deren reale Auswirkungen auf den Betrieb zu identifizieren.
Ressourcenoptimierung: Die Vernetzung im IIoT ermöglicht es Unternehmen, den Energieverbrauch, den Einsatz von Materialien und anderen Ressourcen zu überwachen und zu optimieren. Mittels Simulationssoftware können Verantwortliche verschiedene Szenarien bewerten und die Ressourcenausgaben anpassen.
Verbesserte Entscheidungsfindung: Die Vernetzung von IIoT-Geräten liefert fortlaufend Daten und Informationen über den Ist-Zustand von Geräten, Prozessen und Anlagen. Simulationssoftware hilft Verantwortlichen dabei, auf Baisis dieser Daten Entscheidungen zu treffen.
Das IIoT und künstliche Intelligenz
Weitere Effekte ergeben sich durch die Kombination von IIoT und der künstlichen Intelligenz (KI).
Machine Learning: KI-Algorithmen können durch maschinelles Lernen aus den gesammelten Daten lernen und sich an veränderte Umstände anpassen. Das IIoT liefert kontinuierlich Informationen, die die KI-Modelle weiter trainieren.
Automatisierung und Autonomie: Durch die KI-Analyse der Daten können Entscheidungen auch automatisch getroffen werden.
Qualitätskontrolle und Fehlererkennung: In der Qualitätskontrolle helfen KI-Algorithmen, Muster in den Daten zu erkennen. Defekte oder Anomalien werden frühzeitig identifiziert und Unternehmen können reagieren.
In Kombination spielen IIoT, virtuelle Inbetriebnahme und digitale Zwillinge ihre Stärken aus. Sie erleichtern die Umsetzung industrieller Prozesse. Die Produktivität steigt, Kosten sinken und die Wettbewerbsfähigkeit nimmt zu.

Datum:1. September 2023

Autoren:Dr. Georg Wünsch ist CTO und Gründer der Machineering GmbH & Co.KG

Themen: Fertigungsnahe IT

Webseite: www.machineering.com

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