Innovation in der Fertigung durch den virtuellen Zwilling
Nachrichten vom 01. Nov 2021 (News)
Hersteller in nahezu allen Branchen haben die Realität von Industrie 4.0 bereits erkannt – daß die digitale Transformation von Fabriken notwendig ist, um manuelle Prozesse durch automatisierte Systeme in cyber-physischen Smart Factories zu ersetzen. Dies ist für die Hersteller von entscheidender Bedeutung, da Herausforderungen, die durch globale Störungen verursacht werden, es für sie noch schwieriger machen können, die Produktion hochzufahren, um die ständig schwankenden Marktanforderungen zu erfüllen.
Es gibt viele feine Unterschiede bei den Hindernissen, mit denen Hersteller in verschiedenen Branchen konfrontiert sind, aber es gibt auch einige zentrale Herausforderungen, die alle Hersteller gemeinsam haben. Mit einer begrenzten Anzahl von Montagelinien ist es für die Hersteller schwierig, mit der steigenden Nachfrage nach kundenspezifischen Produkten und der zunehmenden Innovationsrate (und damit auch der Veralterung) bei neuen Produkten Schritt zu halten.
Vielen Herstellern mangelt es noch immer an der nötigen Transparenz, um auf Schwankungen von Angebot und Nachfrage flexibel reagieren zu können. Gleichzeitig kann es eine Herausforderung sein, die immer länger werdende Liste der erforderlichen Zertifizierungen und Vorschriften zu beachten, die die Hersteller einhalten müssen – zusätzlich zu dem wachsenden Druck auf die Hersteller, sich auf nachhaltigere Praktiken umzustellen.
Um den digitalen Wandel hin zu einer intelligenten Fertigung zu vollziehen, benötigen Hersteller eine Lösung, bei der die virtuelle und die reale Welt in perfekter Synchronisation zusammenlaufen. Zu diesem Zweck benötigen Hersteller Echtzeitdaten aus der realen Welt, die zur Modellierung, Planung, Optimierung und Ausführung von Fertigungsprozessen mit minimalem Risiko verwendet werden können. Das Team von 3DS DELMIA, Teil der Dassault Systèmes Gruppe, wirft einen genaueren Blick darauf, wie effektiv virtuelle Zwillinge sein können.
Optimierung der Abläufe in der gesamten Wertschöpfungskette
Virtuelle Zwillingsplattformen bieten eine ganze Reihe von Vorteilen und rüsten die Hersteller mit Lösungen zur Verbesserung in jeder Phase ihrer Wertschöpfungskette aus, was eine bessere strategische und taktische Entscheidungsfindung ermöglicht. Im Folgenden sind einige der wichtigsten aufgeführt:
- Anlagenplanung
Der virtuelle 3D-Zwilling ermöglicht es den Herstellern, Montagelinien so zu planen, dass der verfügbare Raum optimal genutzt wird – von 2D-Zeichnungen bis hin zu Festpunkt-Scans der physischen Anlagen. Die perfekte Planung von Montagelinien, Arbeitsplätzen und Werkzeugen in der virtuellen Welt minimiert potenzielle Risiken und vermeidet kostspielige Umgestaltungen des Layouts, nachdem die physischen Anlagen installiert wurden.
- Prozessplanung
Die Virtual Twin Experience kann genutzt werden, um den Einsatz von Materialien und Ressourcen in Produkten, optimale Prozesse für eine maximale Produktionsleistung sowie sichere Arbeitsbedingungen zu planen. Die virtuelle Simulation von Prozessen ermöglicht es den Herstellern, potenzielle Prozess- oder Qualitätsprobleme bereits vor der Ausführung zu beseitigen und so die Einführungszeiten und den Ausschuss zu reduzieren und gleichzeitig Zeit und Geld für den Bau manueller Prototypen zu sparen.
- Fertigungsplanung
Auf einer eher taktischen Ebene gibt die Virtual Twin Experience den Herstellern die Möglichkeit, die Produktion anzupassen und zu optimieren und gleichzeitig die Einschränkungen in der Fertigung, Montage und im Vertrieb zu bewältigen. Dies kann in Bereichen wie der Angebots- und Bedarfsplanung oder der Vertriebs- und Betriebsplanung durch die Verwendung von Prognosedaten angewendet werden – oder bei der Erstellung eines optimierten Gesamtproduktionsplans helfen.
- Ausführung der Fertigung
Was das Management der Fertigungsabläufe betrifft, so bieten die virtuellen Zwillinge den Herstellern die für taktische Entscheidungen erforderliche Agilität und Flexibilität. Dank der Echtzeittransparenz aller Vorgänge können Hersteller ungeplante Wartungsarbeiten an Maschinen sofort durchführen oder erkennen, dass dringend Material angefordert werden muß – so werden Ausfallzeiten reduziert, Silos beseitigt und Risiken minimiert.
- Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit durch Manufacturing Excellence (Spitzenleistung in der Produktion)
Unternehmen haben die einmalige Chance, ihre Fertigungsabläufe zu optimieren und die Rendite zu maximieren, indem sie die umfangreichen Möglichkeiten der virtuellen Zwillinge nutzen.
Durch die Planung optimaler Prozesse und die Verbesserung der Kohäsion zwischen Design, Konstruktion und Fertigung können die Hersteller erhebliche Auswirkungen feststellen:
- Steigerung der Effizienz und der Betriebsraten
- Kosteneinsparungen durch den Wegfall von physischen Prototypen
- Schnellere NPI und kürzere Markteinführungszeiten
- Nachhaltigkeit in der Fertigung
Auf Unternehmensebene wird die Nachhaltigkeit zum wichtigsten Hebel für die Strategie. Sie formt eine neue Reihe von Werten, die sich Unternehmen zu eigen machen müssen, um ihre Relevanz zu sichern, neue Märkte zu erobern, ihre Arbeitskräfte auf die Zukunft vorzubereiten und Teil der Lösung zu werden. Virtuelle Zwillinge verschaffen Herstellern nachweislich eine klarere Vorstellung davon, wie wichtige Anlagen nachhaltiger betrieben werden können – viele Unternehmen nutzen bereits das Potenzial, das virtuelle Zwillinge bieten.
Es besteht kein Zweifel, daß sich die Welt auf eine nachhaltigere Zukunft zubewegt, und die Fertigung muss sich an diesen Denkwandel anpassen. Glücklicherweise bieten virtuelle Zwillinge Geschäftsinhabern eine Fülle von Informationen, die nicht nur auf Nachhaltigkeit, sondern auch auf Langlebigkeit und operative Exzellenz ausgerichtet sind.
Innovation ist das Herzstück von allem, was Hersteller tun, also gibt es viele Gründe, sich hinter virtuelle Zwillinge und die Vielzahl von Vorteilen zu stellen, die sie Ihrem Unternehmen bieten. Von positiven Schritten zur Reduzierung des gesamten Kohlenstoff-Fußabdrucks Ihres Unternehmens bis hin zur Gewährleistung, daß jeder Teil des Herstellungsprozesses vollständig optimiert ist, können virtuelle Zwillinge helfen.