Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Phänomen des digitalen Zwillings (Digital Twin).
Im 21. Jahrhundert schreitet die Digitalisierung immer schneller und weiter voran. Nach der Industrie 1.0 Mechanisierung, Industrie 2.0 Massenfertigung, Industrie 3.0 Digitalisierung wird nun mit der Industrie 4.0 eine neues Arbeitszeitalter eingeläutet. In diesem neuen Arbeitszeitalter erlangt die Verknüpfung von Maschinen einen über das Internet der Dinge (IoT, Internet of Things) besonderen Stellenwert.
Da viele Maschinenhersteller unterschiedlichste Programmiersprachen verwenden, muss für eine Verknüpfung der Maschinen, eine gemeinsame Sprache eingesetzt werden. Damit können keine wichtigen Daten bei der horizontalen wie auch vertikalen Kommunikation untereinander verloren gehen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation und Zielsetzung
1.2 Aufbau
2 Kommunikation
2.1 OPC UA
2.2 Alternative MQTT
2.3 Alternative PPMP
3 Digital Twin
3.1 Funktionsweise
3.2 Software Anbieter
Fazit
Zielsetzung und Themen der Arbeit
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, eine geeignete IT-Infrastruktur für die Implementierung eines digitalen Zwillings in einem mittelständischen Unternehmen zu identifizieren. Da Maschinen verschiedenster Hersteller eine gemeinsame Sprache benötigen, um Daten effizient und herstellerunabhängig auszutauschen, liegt der Fokus der Forschungsfrage darauf, welches Kommunikationsprotokoll und welche Software-Lösungen für diesen Zweck am besten geeignet sind.
- Grundlagen der Maschinenkommunikation in der Industrie 4.0
- Vergleich der Protokolle OPC UA, MQTT und PPMP
- Funktionsweise und Anwendungsbereiche des digitalen Zwillings
- Marktanalyse relevanter Softwareanbieter für digitale Zwillings-Lösungen
- Empfehlung zur Implementierung einer einheitlichen Kommunikationsinfrastruktur
Auszug aus dem Buch
2.1 OPC UA
Mit Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) wird die Kommunikation zwischen Maschinen unterschiedlichster Hersteller vereinfacht. Die OPC Foundation hat mit der OPC UA einen internationalen Standard geschaffen, welcher von vielen Experten als die Basis der Industrie 4.0 wie auch der IoT gesehen wird.
OPC ist nicht neu auf dem Markt, es gibt einige Vorgänger des UA-Modells. Die OPC Foundation besteht aus weltweit mehr als 800 Mitgliedern. Die Foundation mit Hauptsitz in Phoenix, Arizona USA, ist eine nonprofit Organisation. Zu den Mitgliedern gehören Weltmarktführer in den Bereichen IT und Industrie (Microsoft, SAP, Cisco, Rockwell Automation, ABB, Yokogawa, GE, Bosch Roxroth, ThyssenKrupp, Siemens, Beckhoff, Festo, AIC), sowie Organisationen, Verbände und Forschung (OMAC, PLCopen, FDI, DFKI).
OPC UA ist eine sichere zuverlässige und plattformunabhängige M2M (Maschine-to-Maschine) Kommunikationsanwendung, welche einen horizontalen sowie vertikalen Informationsaustausch ermöglicht.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die zunehmende Digitalisierung im Kontext von Industrie 4.0 und definiert die Notwendigkeit einer herstellerübergreifenden Maschinensprache als Basis für digitale Zwillinge.
2 Kommunikation: Dieses Kapitel vergleicht die Kommunikationsstandards OPC UA, MQTT und PPMP hinsichtlich ihrer Eignung für den herstellerunabhängigen Datenaustausch von Maschinen.
3 Digital Twin: Hier wird der digitale Zwilling definiert, seine Funktionsweise in den Bereichen Produktion, Produkt und Performance erläutert und das Lösungsportfolio verschiedener Softwareanbieter bewertet.
Fazit: Das Fazit empfiehlt den Aufbau einer Infrastruktur auf Basis von OPC UA und spricht sich für die Lösungen von General Electric oder PTC aus, um eine effiziente Prozessoptimierung zu ermöglichen.
Schlüsselwörter
Digital Twin, Industrie 4.0, OPC UA, MQTT, PPMP, Maschinenkommunikation, IoT, Datenaustausch, Softwareanbieter, Prozessoptimierung, Mittelstand, IT-Lösung, Produktionsleitsystem, MES, Vernetzte Produktion.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Herausforderung, wie Maschinen verschiedener Hersteller in einem mittelständischen Unternehmen vernetzt werden können, um die Grundlage für einen digitalen Zwilling zu schaffen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit konzentriert sich auf die Bereiche industrielle Kommunikation, Protokolle für das Internet der Dinge (IoT) sowie Strategien und Software-Lösungen für digitale Zwillinge.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, eine Empfehlung für eine einheitliche Kommunikationsinfrastruktur und passende Softwareanbieter auszusprechen, die Unternehmen bei der digitalen Transformation unterstützt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturrecherche und dem Vergleich technischer Kommunikationsprotokolle sowie einer Analyse von Lösungsportfolios führender Softwarehersteller.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technische Betrachtung von OPC UA, MQTT und PPMP sowie die detaillierte Darstellung, wie digitale Zwillinge in den Kategorien Produktion, Produkt und Performance eingesetzt werden.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Begriffe sind Digital Twin, Industrie 4.0, OPC UA, MQTT, Maschinenkommunikation und Prozessoptimierung.
Warum wird OPC UA als Basis für die Industrie 4.0 angesehen?
OPC UA ermöglicht einen sicheren, plattformunabhängigen und standardisierten Datenaustausch, der sowohl horizontale als auch vertikale Kommunikationsebenen im Unternehmen verbindet.
Was ist der wesentliche Unterschied zwischen MQTT und OPC UA?
MQTT ist ein schlankeres Protokoll, das auf eine einfache Publish/Subscribe-Architektur setzt und besonders für kleine Sensoren mit geringer Rechenleistung geeignet ist, während OPC UA ein komplexeres, semantisches Objektmodell bietet.
Wie profitieren Unternehmen von der Kooperation zwischen PTC und General Electric?
Die Kooperation ermöglicht eine Gesamtlösung, die von der Produktentwicklung bis hin zur tatsächlichen Produktion reicht und Lücken in den jeweiligen Softwareportfolios der Firmen schließt.
- Arbeit zitieren
- Marc Sladkowski (Autor:in), 2021, Der Digital Twin. Ihre Funktionsweise, benötigte Kommunikation und Software Anbieter, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1146309
