Der digitale Zwilling in der Produktion. Eine Revolution für das Produktlebenszyklus-Management?


Seminararbeit, 2021

20 Seiten, Note: 1,0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Theoretischer Hintergrund
2.1 Digitaler Zwilling
2.1.1 Definition und technische Voraussetzungen
2.1.2 Aktueller Status Quo und Herausforderungen
2.2 Produktlebenszyklus Management
2.2.1 Definition und Kernkompetenzen
2.2.2 Phase des Produktlebenszyklus
2.2.3 Wandel des Produktlebenszyklus Management in der Industrie

3 Das Produktionslebenszyklusmanagement
3.1 Einsatzbereiche des digitalen Zwillings entlang des Produktlebenszyklus
3.2 Anwendungsbeispiele
3.2.1 Siemens – Smart Factory
3.2.2 Detecon – Immobilienmanagement
3.3 Chancen und Risiken
3.3.1 Vorteile des digitalen Zwillings
3.3.2 Herausforderungen bei der Implementierung

4 Zusammenfassung und Ausblick

5 Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Modell des digitalen Zwilling (Quelle: Lutz et al., 2020, S.7)

Abbildung 2: PLM Kernkompetenzen (Quelle: Eigner, 2014)

Abbildung 3: Phasen des Produktlebenszyklus (Quelle: Eigner, 2014)

Abkürzungsverzeichnis

PLM Produktlebenszyklus Management

1 Einleitung

Die sog. vierte industrielle Revolution ist geprägt von den Schlagwörtern disruptive Technologien und Digitalisierung. Im Vordergrund steht hierbei die Vernetzung zwischen Objekten und Menschen auf verschiedenen Ebenen. Auch bekannt unter Industrie 4.0 erlebt die Arbeitswelt einen wandeln, den es als Unternehmen gilt mit zu gestalten und umzusetzen. Hierbei stellt vor allem das Internet of Things, kurz IoT, aufgrund der großen, verfügbaren Menge von Daten, die Branchen vor vermeintlich unlösbaren Herausforderungen. Oft werden diese zwar erhoben, jedoch nicht vollumfänglich genutzt. Als Lösung, vor allem im Bereich des Produktlebenszyklus Management, soll hier der digitale Zwilling helfen. Dabei ist vielen Unternehmen die große Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten nicht bewusst.

Diese Projektarbeit hat das Ziel, eine Definition des digitalen Zwillings, auch digital Twin genannt, aufzustellen. Darauf aufbauen wird der technische Hintergrund erläutert, sowie der aktuelle Status Quo ermittelt. Ebenfalls sollten die Voraussetzungen für dessen Einsatz aufgezeigt werden. Das nächste Kapitel beschäftigt sich mit dem Produktlebenszyklus Management, kurz PLM. Welche Voraussetzungen sind für die Implementierung notwendig und welche Phasen beinhaltet dieses. Auch soll ein kurzer Blick auf zukünftige Veränderungen durch den digitalen Umbruch geworfen werden.

Nachdem ein Grundverständnis geschaffen worden ist, beschäftigt sich das nächste Kapitel mit der zentralen Leitfrage dieser Projektarbeit: in welchen Bereichen entlang des Produktlebenszyklus findet der Digitale Zwilling seine Anwendung? In welchen Phasen kann dieser den Unternehmen von Nutzen sein?

Um diese theoretischen Ansätze zu veranschaulichen, werden zwei Fallbeispiele herangezogen, bei denen der digitale Zwilling in der Praxis erfolgreich umgesetzt werden konnte. Abschließend sollen noch die Chancen und Risiken betrachtet werden, um eine finale Aussage treffen zu können, ob der digitale Zwilling das Produktlebenszyklus Management bereits revolutioniert hat oder kann. Am Ende finden eine kurze Zusammenfassung und ein Ausblick in die Zukunft statt.

2 Theoretischer Hintergrund

Zu Beginn dieses Projektberichts gilt es den technischen Hintergrund und die Begriffsdefinitionen des digitalen Zwillings und des Produktlebenszyklus Managements zu erläutern. Darauf aufbauend soll ebenfalls zum einen der aktuelle Ist-Zustand ermittelt und zum anderen der Wandel durch die Industrie 4.0 beschrieben werden.

2.1 Digitaler Zwilling

Dieses Unterkapitel beschäftigt sich intensiv mit dem Digitalen Zwilling. Was kann überhaupt unter diesem Begriff verstanden werden und welche technischen Voraussetzungen sind hierfür notwendig? Des Weiteren soll der aktuelle Status Quo betrachtet werden. Wie weit sind die Unternehmen bereits für die Implementierung und kann draus abgeleitet werden, dass der digitale Zwilling eine Revolution für das PLM ist?

2.1.1 Definition und technische Voraussetzungen

Betrachtet man die in der Literatur vorherrschenden Begriffsbestimmungen des digitalen Zwillings, so kann festgestellt werden, dass diese sinngemäß nahezu von jedem Autor identisch sind. Unter einem digitalen Zwilling kann ein „digitale[s] Abbild eines physischen Objekts oder Systems [verstanden werden], dass ein Produkt bzw. eine Produktionsanlage, aber auch ein Prozess sein kann“ (Wagner, 2020, S. 43). Die Grundidee dahinter ist, dass das digitale Modell die vom physischen Produkt bereitgestellten Daten mit Hilfe von Algorithmen nutzbar macht und zur Entwicklung und Verbesserung des Prozesses beiträgt (Engels, 2020, S. 367; Grieves & Vikers, 2017, S. 92 f.; Klostermeier et al., 2020, S. 4; Wagner, 2020, S. 43).

Bereits im Jahre 2002 erwähnte Grieves den sog. Digital Twin erstmalig und legte drei essenzielle Bausteine fest, welche vorhanden sein müssen: zum einen das bereits erwähnte physische Produkt, welches die notwendigen, beschreibenden Informationen für das digitale Abbild bereithält. Das nächste Element stellt den Doppelgänger in einer virtuellen Welt an sich dar und als letzten Baustein kann die Verbindung zwischen dem physischen und digitalen Objekt über einen Datenaustausch in dieser Umgebung genannt werden (Eigner, 2020. S. 3; Grieves & Vikers, 2017, S. 94 f.).

Die nachfolgende Abbildung soll die vielfältigen Funktionen verdeutlichen. Neben der Auswertung und Analyse aktueller Daten, Software oder Modelle, ist es dem digitalen Zwilling auch möglich, vergangenheitsorientierte Informationen zu beinhalten. Darauf aufbauend können zukünftige, mögliche Eigenschaften und Verhaltensweisen des physischen Produktes oder Prozesses genauestens simuliert und geprüft werden (Engels, 2020, S. 368; Golovatchev, 2020, S. 597; Klostermeier et al., 2020, S. 4; Lutz et al., 2020, S. 7).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung1: Modell des digitalen Zwillings (Quelle: Lutz et al., 2020, S.7).

Die daraus entstehenden Vorteile liegen auf der Hand: die Unternehmen haben nun die Möglichkeit in Echtzeit die Entwicklung des Produktes oder Prozesses zu beobachten und erhalten direkt Rückmeldung vom Kunden. Notwendige Anpassungen und Optimierungen können im Laufe des gesamten Produktlebenszyklus direkt umgesetzt werden (Golovatchev, 2020, S. 596).

Nun stellt sich jedoch die Frage, welche technischen Voraussetzungen für die Implementierung eines digitalen Zwillings notwendig sind. Damit der digitale Zwilling die Daten überhaupt erfassen und speichern kann, sind Sensoren notwendig. Mit deren Hilfe ist es zudem möglich, diese entsprechend auszuwerten. Aber auch Machine Learning Ansätze können für die Nutzung des digitalen Zwillings hilfreich sein. Welche Methode zum Einsatz kommt ist von dem angestrebten Ergebnis abhängig, welches mit dem Doppelgänger erreicht werden soll (Eigner, 2020, S. 5; Golovatechv, 2020 S. 597; Klostermeier, 2020, S .14; Wagner, 2020, S. 43).

2.1.2 Aktueller Status Quo und Herausforderungen

Nachdem ein Grundverständnis und die Funktionsweise des digitalen Zwillings vermittelt wurde, stellt sich nun die Frage, wie der aktuelle Status Quo in den Unternehmen ist. Bisher herrscht noch große Untersicherheit bei der Implementierung des digitalen Zwillings vor. Zwar sind die Einsatzmöglichkeiten sehr vielfältig, jedoch muss gesagt werden, dass erst die optimale Interpretation und Verwendung der erhobenen Daten einen Mehrwert, vor allem beim Kunden, schaffen kann. Betrachtet man den Wandel der letzten Jahre hin zu einer Industrie 4.0, besticht dieses Zeitalter vor allem in sich schnell verändernden Rahmenbedingungen, auf die es agil und flexibel zu reagieren gilt. Durch den Einsatz von digitalen Zwillingen können zukünftige Ereignisse auf Basis bereits vergangener Daten, vorhergesagt und umgesetzt werden. Das Treffen von Entscheidungen kann fundierter stattfinden, wodurch nicht nur Zeit, sondern auch Kosten gespart werden können (Golovatechv, 2020 S. 599; Klostermeier, 2020, S. 15 f.).

Auch wenn die Vorteile für den Einsatz sprechen, ist die Implementierung des digitalen Zwillings als Geschäftsmodell auch mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Aufgrund der Neuartigkeit dieser Technologie, fehlt es bisher an entsprechenden Wissen und Verständnis. Auch die große Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten mündet noch mehr in Überforderung, als dass es den Unternehmen einen Nutzen bringt. Entscheidend für einen erfolgreiche Einsatz ist, dass der digitale Zwilling auch in der Strategie des Unternehmens aufgenommen wird. Nur auf diesem Weg kann über alle Hierachieebenen hinweg, ein Verständnis geschaffen werden (Golovatechv, 2020, S. 601; Klostermeier, 2020, S. 5).

Auch eine Umfrage im Rahmen einer Studie der Detecon zum Thema „Digitale Zwillinge“ ergab, dass lediglich ein Drittel der Unternehmen sich bereits mit dieser Technologie auseinandersetzen und ein erstes Konzept für den Einsatz vorhanden ist. Der fünf Jahres Trend zeigt jedoch auch, dass das Potenzial erkannt wurde und der Anteil bis 2024 auf knapp 70 Prozent steigen könnte, um den digitalen Zwilling im Betrieb zu implementieren (Weber & Grosser, 2019, S. 16 f.).

2.2 Produktlebenszyklus Management

Neben der Definition des digitalen Zwillings, soll auch das Produktlebenszyklus Management beschrieben werden. Des Weiteren wird auf die verschiedenen Phasen eingegangen und inwiefern sich diese in Zuge der Digitalisierung gewandelt haben.

[...]

Ende der Leseprobe aus 20 Seiten

Details

Titel
Der digitale Zwilling in der Produktion. Eine Revolution für das Produktlebenszyklus-Management?
Hochschule
Hochschule Fresenius Idstein
Note
1,0
Autor
Jahr
2021
Seiten
20
Katalognummer
V1128916
ISBN (eBook)
9783346494542
ISBN (Buch)
9783346494559
Sprache
Deutsch
Schlagworte
zwilling, produktion, eine, revolution, produktlebenszyklus-management
Arbeit zitieren
Yvonne Berentroth (Autor), 2021, Der digitale Zwilling in der Produktion. Eine Revolution für das Produktlebenszyklus-Management?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1128916

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