Digitalisierung „Flucht nach vorn“

Dr. Jürgen Brandes verantwortet die Division Process Industries and Drives bei Siemens und gestaltet die Digitalisierung der Industrie aktiv mit. Im Interview erklärt der CEO, wie Konstrukteure davon profitieren können, welche Hindernisse er derzeit noch sieht und wie die Arbeitswelt von morgen aussehen könnte.

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Digitalisierung – was bedeutet das für Konstrukteure und Entwickler?

Simulation gehört heute zum Handwerkszeug für Konstrukteure und Entwickler, um bereits während der Konstruktionsphase verlässliche Aussagen über die Funktion z. B. des Motors, des Getriebes oder der Arbeitsmaschine treffen zu können. Das dabei genutzte Simulationsmodell beinhaltet das technologische Know-how und stellt einen wesentlichen Bestandteil dessen dar, was man unter einem digitalen Zwilling versteht. Dieser kann durch weitere Bestandteile, wie z. B. Zustandsanalyse und Lebensdauerabschätzungen zu einem Verhaltensmodell erweitert werden, das auch der Endkunde benutzen kann, um die Betriebsphase zu überwachen und zu optimieren. Die Frage ist jetzt: Wie kann ich dieses zusätzliche Wissen als Mehrwert den Endkunden anbieten, um damit unsere Geräte, wie z. B. den Motor oder das Getriebe noch attraktiver zu machen.

In Zukunft gehört der digitale Zwilling also zum Gesamtpaket?

Ja. Jede reale Komponente einer Anlage wird zukünftig einen digitalen Zwilling besitzen. Dieser digitale Zwilling kann wiederum Bestandteil eines Gesamtsystems werden. Und genau dies ist ein wesentlicher Kern der Digitalisierung in der Industrie. Damit sind wir in der Welt der Digitalisierung angekommen.

„Konstrukteure und Entwickler wissen um die Zusammenhänge. Die Frage ist jetzt: Wie kann ich dieses Wissen als Mehrwert anbieten und damit die Geräte noch attraktiver machen? “, verdeutlicht Brandes.

Welche Rolle spielen die Zustandsdaten der realen Antriebskomponenten in diesem Zusammenhang?

Eine entscheidende. Denn in das Verhaltensmodell des Motors oder Getriebes muss man die Zustandsdaten natürlich noch einfließen lassen. Dazu müssen Messwerte wie Vibration, Stromstärke oder Wicklungstemperatur erfasst werden. Und mit dem Wissen des Konstrukteurs und den Daten, die im Betrieb erfasst werden, kann der digitale Zwilling Aussagen über den Gesundheits-Zustand des Motors oder Getriebes liefern, z. B. wie lange seine Lebensdauer voraussichtlich noch sein wird und wann die Komponente ausgetauscht werden muss. Damit bleibt das Wissen des Entwicklers nicht nutzlos für den Endanwender, sondern die in der Konstruktionsphase entstandenen Simulationsmodelle erzeugen einen weiteren Mehrwert für den Anlagenbauer und später für den Endkunden. Der weiß damit sehr viel mehr über das Gerät als vorher.

Unter welchen Voraussetzungen kann der Anwender künftig dieses Wissen auch nutzen?

Der Anlagenbauer benötigt ein Engineering-Tool, das die Möglichkeiten bietet, die mitgelieferten digitalen Zwillinge aller Komponenten in das Gesamtsystem zu integrieren. Wir bei Siemens sind fest davon überzeugt, dass moderne Engineering-Tools in der Lage sind, solche digitalen Zwillinge zu verarbeiten.

Die vorher genannten Verhaltensmodelle stellen für den Anlagenbauer Black Boxes dar, die ihm alle relevanten Informationen über den Zustand der Komponenten geben. Das Engineering-Tool aber kann für eine Gesamtanlage einen digitalen Zwilling erzeugen, der es ermöglicht, jede einzelne Komponente im Kontext der Gesamtanlage intelligent auszuwerten.

Welche Hindernisse erkennen Sie derzeit noch in der Industrie?

Hinderlich ist, dass sich viele noch nicht vorstellen können, dass so etwas möglich ist, wie das dann aussehen könnte und welche Potentiale ein digitaler Zwilling entfalten kann.

„Vielen fehlt es noch an Vorstellungsvermögen und Kreativität", glaubt Brandes.

Gibt es schon erste reale Anwendungen?

Ja, wir bei Siemens als Automatisierungsanbieter in der Prozessindustrie beherrschen bereits heute die virtuelle Inbetriebnahme der Prozessautomatisierung einer Gesamtanlage. Dadurch kann die Funktion der Prozessautomatisierung mit dem Endkunden diskutiert und abgenommen werden, noch bevor die reale Prozessanlage existiert.

Ein Beispiel für eine Realisierung aus der Betriebsphase sind Pumpen, bei denen wir nicht nur das Verhalten abbilden, sondern auch Betriebszustände erfassen und messen. Dadurch lassen sich unzulässige Betriebszustände vermeiden, wie z.B. eine Abnutzung von Pumpenschaufeln durch erhöhte Kavitation.

Sollte einmal ein unzulässiger Zustand eintreten, kann mit dem digitalen Zwilling der Pumpe die Frage nach einer Überlastung geklärt werden und welche Auswirkungen das auf den Lebenszyklus hat.

Das ist ein typisches Beispiel, wie Konstruktions-Informationen eines Pumpenherstellers einen Nutzen für die gesamte Anlage in der Betriebsphase bieten können.

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