Kommentar: Digitaler Zwilling – der Maschinen- und Anlagenbau braucht ihn!

Autor / Redakteur: Philipp Wallner / Michael Eckstein

Vom 28. bis 30. November zeigen Aussteller auf der SPS IPC Drives die neuesten Trends rund um die industrielle Automation. Ein beherrschendes Thema auf der Messe wird einmal mehr die Frage sein, wie die Branche die Möglichkeiten der Industrie 4.0 optimal nutzen kann.

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Philipp Wallner ist Industrial Automation & Machinery Industry Manager bei MathWorks
Philipp Wallner ist Industrial Automation & Machinery Industry Manager bei MathWorks
(Bild: MathWorks)

Entwickler stehen bei mechatronischen Systemen vor immer komplexeren Herausforderungen. Der Anteil der Software nimmt stetig zu. Daher ist es für Unternehmen besonders wichtig, schon bei der Entwicklung neuer Maschinen auf alle drei Disziplinen der Mechatronik – Mechanik, Elektrik und Software – zu setzen.

Hier kommen Simulationsmodelle ins Spiel: Sie bieten besonders im Maschinen- und Anlagenbau klare Vorteile. So kann zum Beispiel eine neue Maschine schon vor dem ersten physikalischen Entwurf komplett digital designt und ihre volle Funktionsfähigkeit durch virtuelle Testläufe überprüft werden. So sparen sich Unternehmen wertvolle Zeit bei der Inbetriebnahme. Besonders in Fällen, in denen die Montage kompliziert oder kostenaufwendig ist – etwa bei einem Offshore-Windpark – können Firmen mit digitalen Modellen sowohl Geld als auch Zeit sparen.

Digitale Unterstützung über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine hinweg

Aber auch nach der Inbetriebnahme von Maschinen kann ein digitaler Zwilling noch wertvolle Arbeit leisten. Mit den Möglichkeiten der Industrie 4.0 kann dieses virtuelle Abbild der Maschine stets mit Echtzeit-Daten aus dem physikalischen System versorgt werden und läuft so parallel über die gesamte Lebenszeit der Maschine mit.

Die so ermittelten Daten liefern wertvolle Hinweise auf mögliche Fehler oder Verschleißerscheinungen, etwa wenn die real gemessenen Werte nicht mit den simulierten Werten übereinstimmen. Daraus ergibt sich meist ein erster Anhaltspunkt für die Suche nach Ursachen und zur Fehlerbehebung. Mit einem frühzeitigen Eingreifen lässt sich die Lebenszeit der Maschine deutlich verlängern, und kostspielige Fehler und Ausfälle können schon vor dem Auftreten behoben werden.

Trend zur Modellbildung auch im Maschinen- und Anlagenbau

Dabei ist es gar nicht nötig, die gesamte Anlage digital abzubilden. Schon ein digitales Modell einer einzelnen Maschine oder bestimmter mechatronischer Komponenten können die Effizienz der gesamten Produktionskette deutlich steigern.

Bislang hat sich die modellbasierte Entwicklung vor allem in der Raumfahrt und in der Automobil-Branche etabliert. Mittlerweile nutzen jedoch auch Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau verstärkt die Möglichkeiten der Modellbildung, Simulation und automatischen Codegenerierung.

Sie haben erkannt, dass ihre Probleme immer häufiger nicht mehr rein physikalisch zu lösen sind. Der digitale Zwilling wird sozusagen zum Muss, um in der Konkurrenz zu bestehen.

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