Sensoren oder Ventile, die Messdaten erheben bzw. die einzelnen
Anlagenteile (und damit digitalen Zwillinge) miteinander verbinden.
Die Definition und Strukturierung prozessbezogener digitaler
Zwillinge erfordert zudem immer eine detaillierte Analyse des bestehenden
Produktionsprozesses anhand der Produktionspläne,
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Abbildung 1: Exemplarisches Datenmodell eines „wachsenden“ digitalen Zwillings
zyklus, wobei Echtzeitdaten verwendet werden, um Verständnis,
Lernen und abgeleitete Handlungen zu ermöglichen2. Digitale
Zwillinge sind typischerweise mit Sensoren der Produktionslinien
verbunden, welche Messdaten an virtuelle Modelle innerhalb einer
IoT-Plattform senden. Diese Daten werden in Echtzeit den digitalen
Zwillingen zugeordnet und so eine automatisch analysierbare
Datenstruktur geschafft. Digitale Zwillinge sind aber nicht nur für
Produktionsstätten geeignet. Sie können auch eine Vielzahl von
anderen Anwendungsfällen abbilden, wie beispielsweise Verkehrssysteme
oder sogar ganze Städte.
Das für die Puddingproduktion implementierte DTM ermöglicht
die datenbasierte Optimierung eines bestehenden Produktionsprozesses,
einen vereinfachten innerbetrieblichen Datentransfer und
den Datentransfer entlang der gesamten Wertschöpfungskette –
beginnend bei den Rohstoffen (hier exemplarisch der Aromastoff
Vanille) bis zum abgepackten Puddingbecher. Die enorme Menge
an potentiell gemeinsam nutzbaren Daten ist die Grundlage für die
Rückverfolgung von Lebensmitteln innerhalb der Produktion und
zwischen den Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette.
Standardisierung des Prozesses und
Strukturierung von Modellen
Um die Vergleichbarkeit der verschiedenen Anwendungsfälle im
DTM zu erreichen, müssen die jeweiligen Produktionsprozesse
analysiert und – den relevanten Standards entsprechend – strukturiert
werden. Bei der Konzeption des DTM wurden insbesondere
die Standards der International Society of Automation (ISA) ISA-88
und ISA-953 verwendet. Zunächst erfolgt eine Strukturierung der
Produktionsanlagen nach diesen Standards in Work Centers, Work
Units, Equipment Modules und Phases. Anschließend wird ein physikalisches
Modell der einzelnen Produktionsschritte aufgestellt,
in welchem jede Work Unit als eigener digitaler Zwilling umgesetzt
wird. Der Schlüsselaspekt des physikalischen Modells ist, dass es
nur die Komponenten der Produktionsanlagen enthält, die einen
direkten Kontakt mit dem Produkt aufweisen. In jedem digitalen
Zwilling werden die Equipment Modules und Phases – gemäß ISA-
88 – definiert. Hierbei handelt es sich in den meisten Fällen um
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