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So steigert der digitale Zwilling die Effizienz

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Der digitale Zwilling in den einzelnen Prozessstufen

Was ist also zu tun? Im Folgenden werfen wir einen Blick auf unsere zentrale Idee, an der sich die wichtigsten Schritte im Produktionsprozess orientieren sollten, um effizienter zu werden: der digitale Zwilling. Diese virtuelle Kopie einer Sache soll sich möglichst realistisch verhalten. Wir haben unsere Product-Lifecycle-Management-(PLM-)Werkzeuge darauf ausgerichtet, einen kompletten digitalen Rahmen zu schaffen, in dem digitale Zwillinge modelliert werden können. Was bedeutet das? Anhand der gleichen Stufen, die vorab genannt wurden, haben wir Schlüsselbereiche identifiziert, die am wichtigsten sind:

  • Konstruktion: Mit der Software NX (und anderen CAD-Systemen) können wir ein Modell des Produkts erstellen und es in Teamcenter als 3D-JT-Modell öffnen. Die Software kann innerhalb von Sekunden Tausende verschiedener Variationen des Produkts virtuell erstellen, so als ob es tatsächlich gebaut würde. Sie stützt sich dabei auf Big-Data-Technologien, Beschreibungen von Product and Manufacturing and Information (PMI), die mehr Auskunft über Produkttoleranzen und Komponenten geben, und eine Beschreibung des Herstellungsprozesses, um eventuelle Konflikte zu erkennen.
  • Prozessplanung: Der digitale Zwilling kann die Zusammenarbeit zwischen den Teams aus Entwicklung und Fertigung optimieren. Dadurch wird besser planbar, was gemacht werden muss, wie es ausgeführt werden sollte, welche Ressourcen notwendig sind und wo das Produkt hergestellt werden sollte. Nehmen wir eine Baugruppe als Beispiel, die verbessert wurde. Mit unseren Tools kann das Planungsteam die aktualisierte Materialliste (BOM) verwenden, um neue Schritte in ein 3D-Arbeitsmodell des bisherigen Prozesses einzugeben. Jedes Produktionssystem lässt sich überall modellieren. Indem es den Zeitaufwand für die neuen Prozesse im Vorfeld berechnet, kann das Team rechtzeitig feststellen, ob mit dem neuen Arbeitsablauf die Durchschnittsziele pro Produkteinheit noch erfüllt werden.
  • Layout: Wir empfehlen, den digitalen Zwilling gleich zu Beginn zusammen mit dem Layout der Produktionsanlage zu erstellen – mit allen Details zu Mechanik, Automation und Ressourcen. Er sollte in die Umgebung für Produktentstehung und Fertigung eingebettet sein. Mit einer Kombination von PLM-Werkzeugen können per Drag & Drop Zellen, Ausrüstung und Personen an die richtige Stelle in der Fertigungsstraße gezogen und der Arbeitsablauf simuliert werden – ein sehr unkomplizierter und effektiver Weg, um die Fertigungsstätte einzurichten und Änderungen durchzuführen.
  • Prozessvalidierung: Der digitale Zwilling eignet sich auch, um den Montageprozess digital zu validieren. Das intelligente Modell nutzt quantitative Analysen und berücksichtigt alle menschlichen Faktoren im Prozess, beispielsweise Themen wie Arbeitshaltung, um Ermüdung und Verletzungen zu vermeiden. Der Bericht lässt sich darüber hinaus bei Trainings einsetzen mit Videos und Prozessrichtlinien, die eigens für Mitarbeiter erstellt werden.
  • Durchsatzoptimierung: Zudem kann mithilfe des digitalen Zwillings das geplante Produktionssystem statistisch simuliert und bewertet werden. So lässt sich evaluieren, ob Menschen oder Roboter oder aber eine Kombination aus beiden eingesetzt werden sollten. Alle Arbeitsabläufe können simuliert werden – bis hin zur Frage, wie viel Energie durch die Produktionsanlagen verbraucht wird, um den Prozess weitestgehend zu verschlanken.
  • Fertigungsausführung: Die Ausführung in der Produktion lässt sich verbessern, indem der digitale Zwilling als Bindeglied zwischen der physischen und virtuellen Welt genutzt wird. Herstellungsanweisungen werden direkt an das Kon-struktionsteam weitergegeben, sodass die beteiligten Mitarbeiter sie zusammen mit den zugehörigen Videos abrufen können. Die Maschinenführer können Daten aus dem Produktionsbereich zurückspielen, während andere automatisierte Systeme gleichzeitig Leistungsdaten sammeln können.

Ein neuer Ansatz

Mithilfe eines digitalen Zwillings können Probleme schneller erkannt, die Produktion beschleunigt und Kosten über die ganze Produktionskette hinweg reduziert werden. Er gibt Planungssicherheit: Man weiß, der Entwurf lässt sich auch wirklich umsetzen. Der Plan wird kontinuierlich synchronisiert und ist immer auf dem neusten Stand; die Produktion läuft, wie erwartet. Zudem lässt sich erkennen, welche neuen Technologien integriert werden können – ohne Kaufrisiko. Eine der fortschrittlichsten Branchen der Welt hat sich bei der Herstellung lange auf bewährte Ansätze verlassen – jetzt ist es an der Zeit, etwas Neues zu wagen. (mz)

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Hannover Messe 2016: Halle 6, Stand K18

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