Verwaltungs­schale auf Basis des Digitalen Zwillings

Alle Daten einer Anlage voll digital und transparent im Blick behalten: Mehr Effizienz, mehr Transparenz, mehr Qualität.

Vielen historisch gewachsenen Anlagen fehlt auch im Jahr 2022 immer noch die Digitalisierung.

Der so genannte digitale Zwilling hilft, Werte, Prozesse, Abläufe und Wartung zentral, digital und transparent darzustellen und zu verwalten. Er ist die Basis für eine Verwaltungsschale der Anlage über den gesamten Lebenszyklus. Die Daten werden so allen Stakeholdern im kollaborativen Arbeiten zugänglich gemacht.

Die Daten, die Sie über Ihre Anlage besitzen – von der Hardwarebeschreibung über Rezepte, Protokolle und Regelalgorithmen bis hin zu Sollwerten und Wartungsintervallen – sind ein Schatz, den es zu heben gilt. Die Anlage über ihren gesamten Lebenszyklus zu betrachten, bietet ungeahntes Potential sowohl in qualitativer als auch in fiskalischer Hinsicht.

Der Schlüssel, um dieses Potential zu nutzen, ist die Verwaltungsschale.

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Was ist eine Verwaltungs­schale?

Der Digitale Zwilling ist das datentechnische Abbild Ihrer Anlage. Er enthält Daten über die verbauten Komponenten, aber auch Prozesse, Wertschöpfungsketten, Rezepte, Sollwerte und vieles mehr.

Die “Verwaltungsschale” ist die Gesamtheit aller Schnittstellen, die den Digitalen Zwilling von außen zugänglich machen.

Hier einige Beispiele für solche Schnittstellen:

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Das “digitale Typenschild”

Im Gegensatz zum herkömmlichen Typenschild kann das digitale Typenschild deutlich umfangreichere Informationen zu einem Asset speichern. Neben dem Hersteller und der Version der Hardware kann hier der Zugriff auf Dokumentationen hinterlegt werden, es können Fehlermeldungen erklärt und Tutorial-Videos abgerufen werden, bis hin zur flexiblen Nachbestellung von Ersatzteilen über einen Zugriffspunkt.

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Definition von Einsatzgebieten

Für verschiedene Hardware können beispielsweise die Betriebsparameter hinterlegt werden. Bis zu welcher Temperatur kann eine Hardware den Rohstoff verarbeiten? Wie groß ist der maximale Durchsatz? So kann der Bediener erkennen, ob das Asset für den gewünschten Einsatzzweck nutzbar ist.

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Erwartetes Verhalten

Welche Drehzahlen wird eine Schnecke bei bestimmter Materialzufuhr erzielen? Ist das Fenster der erwarteten Parameter definiert, kann die Anlage rechtzeitig warnen, wenn irgendein Prozess außerhalb der Norm läuft und eingreifen, bevor ein Schaden entsteht (vorausschauende Wartung).

Neben der Qualitätssicherung bietet die Verwaltungsschale auch umfangreiche Möglichkeiten zur Effizienzoptimierung und verbessert die Kommunikation der Beteiligten. Während bei historischen Anlagen viele Parameter erfasst und hinterlegt werden müssen, so sind diese bei neu konstruierten Anlagen bereits vorhanden und müssen nur noch genutzt werden.

RAMI steht für “Referenzarchitekturmodell in der Industrie” und repräsentiert eine Anlage im Kontext verschiedener Betrachtungsweisen.

Das RAMI bildet die Anlage auf verschiedenen Achsen ab. Während die Schichten, ähnlich dem OSI-Modell in der Netzwerktechnik, auf unterschiedlichen Abstraktionsniveaus von der konkreten Hardware bis zum dahinter liegenden Wertschöpfungs- und Business-Case abstrahieren kann, so wird auf einer anderen Achse vom Temperatursensor bis zur Verwaltungsschale abstrahiert.

RAMI

(Deutsches Institut für Normung e.V. (Hg.) 2016b: S.19)

Welche Daten sind im Digitalen Zwilling gespeichert und können über die Verwaltungsschale abgerufen werden?

Früher wurde, entweder bei der Konstruktion einer neuen Anlage oder bei einer nachträglichen Analyse – in Tabellen festgehalten, welche Hardware welches Herstellers verwendet wurde, wie die Rohstoffe durch die Anlage fließen und so weiter. Anschließend gab es keine weitere Verwendung der Daten, diese wurden nur zu Dokumentationszwecken aufbewahrt und fanden maximal bei späteren Erweiterungen Verwendung.

Opdenhoff erhebt umfangreiche Daten über die Anlage und nimmt diese in die Asset Struktur auf:

  • Hardware
  • Prozesse (Rezepte)
  • Funktionen (Regelalgorithmen)
  • Wertschöpfungsketten
  • Bestellnummern
  • Werte
  • Instandhaltung
  • Wertschöpfungsketten

Bei bereits bestehenden Anlagen nimmt Opdenhoff Prozesse, Dokumentationen, Typenschilder, Fließschemata und alle weiteren Dokumentationen auf und erstellt daraus den Digitalen Zwilling. Sind die entsprechenden Daten nicht verfügbar oder Dokumentiert, werden sie bei Mitarbeiter und Herstellern recherchiert und ergänzt.

Bei Anlagenneubau kann dieser Schritt direkt mitgedacht werden. Wenn die Anlage konzipiert und geplant wird, sollte der Digitale Zwilling parallel mit erstellt werden, damit die Daten entsprechend in Zukunft jederzeit wieder abrufbar sind.

In diesem Schritt werden alle Daten genormt und sind so einheitlich für die gesamte Anlage verfügbar, vergleichbar und auswertbar.

Die Verwaltungs­schale – Optionen und Zugriffswege

Die Verwaltungsschale kann auf verschiedene Weise genutzt werden. Zum einen kann man eine Oberfläche anflanschen, mit der der Digitale Zwilling gesteuert, parametriert und ausgelesen werden kann.

Oftmals ist der Zugriff über offene APIs noch spannender: Da sämtliche Schnittstellen in offenen Standards, beispielsweise JSON, verfügbar sind, kann der Digitale Zwilling in vorhandene PPS-Systeme integriert werden und dort für noch mehr Transparenz und Optimierungspotential sorgen.

Fließschema Digitaler Zwilling

Über Rohr- und Fließschema werden Daten wie Apparaturen und Maschinen, Armaturen, Rohrleitungen digital aufgenommen.

Typenschild Opdenhoff

Klassisches Typenschild einer Anlage.

Ausblick:

Durch die Verwaltungsschale auf Grundlage des Digitalen Zwillings werden viele Dinge möglich. Es entstehen ungeahnte Synergieeffekte:
In Zeiten des Fachkräftemangels ist es essentiell, die wertvollen Teammitglieder für wertvolle Tätigkeiten einzusetzen und alle automatisierbaren und rationalisierbaren Tätigketen einzusparen. Dadurch steigt nicht nur die Effizienz sondern auch die Arbeitsqualität in den bestehenden Tätigkeiten – ein essentieller Faktor in der Arbeitszufriedenheit der Generationen Y und Z.
Die Systematisierung und Digitalisierung des Wissens, ökologisch-nachhaltige Synergieeffekte, Predictive Maintenance und transparente Analysen über Betriebsmittel, Produktion und Rentabilität werden möglich.

Die Zukunft: Modellierung einer Informations­plattform

In Zukunft wird eine ganzheitliche, mobile Informationsplattform alle wichtigen Informationen digital darstellen. In Kombination mit VR und AR werden einzelne Mitarbeiter in der Lage sein, komplette Anlagen sicher und produktiv zu fahren.

Der Digitale Zwilling und seine Verwaltungsschale: Die Zukunft für Effizienz, Qualität und Kostenoptimierung in der produzierenden Industrie.

Modell Informationsplatte
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