Der digitale Zwilling lässt Nachhaltigkeits-Träume wahr werden

Nachhaltigkeit zählt zu den größten Herausforderungen der Industrie. Es geht nicht allein darum, weniger Ressourcen zu verbrauchen und weniger CO₂ auszustoßen – sondern gleichzeitig auch darum, profitabel zu sein. Dies erfordert ein tiefes Verständnis aller Arbeitsabläufe und Prozesse im gesamten Unternehmen. Durch die Verbindung von realer und digitaler Welt kann jedes Unternehmen zu einem Digital Enterprise werden. Mit Siemens Xcelerator ist dies schnell und skalierbar möglich. Dann können Sie die in Ihrem Unternehmen entstehenden Daten noch intelligenter sammeln, verstehen und nutzen.

Wie heißt das in der Praxis? Nehmen wir das Beispiel eines vollelektrischen Autos. Es wurde erfolgreich auf den Markt gebracht und erzeugt seither während der Fahrt eine große Menge an Leistungsdaten. Ein Digital Enterprise kann diese Daten sammeln und in den digitalen Zwilling des Autos – sein exaktes virtuelles Abbild – einspeisen. Durch diese Verbindung von realer und digitaler Welt entstehen neue Optimierungsmöglichkeiten.

Und woher wissen wir, dass das echte Auto und sein digitaler Zwilling perfekt übereinstimmen? Dass alle andere Aspekte, einschließlich des physikalischen Verhaltens, der Leistung und der Reichweite korrekt sind? Dafür setzt Siemens den Technologieträger SimRod ein: ein kalibriertes physisches Modell, das mit Simulationssoftware verbunden ist. Die Kalibrierung stellt sicher, dass jeder Aspekt des digitalen Zwillings mit dem realen Fahrzeug übereinstimmt. Auf der Suche nach Optimierungspotenzialen simuliert man so lange, bis das volle Potenzial erreicht ist. Erst anschließend wird das das Fahrzeug in der realen Welt getestet und die Änderungen validiert.

Als Technologieträger zeigt SimRod, wie Unternehmen jeder Größe und Branche ihre Nachhaltigkeits- und Rentabilitätsziele erreichen können. Das gilt nicht nur für Produktionsanlagen, sondern auch für Gebäude und Infrastruktur-Projekte.

Automobilhersteller können beispielsweise die realen Daten ihrer Fahrzeugflotte nutzen, sie in den digitalen Zwilling einspeisen und ihre Ingenieure nach neuen Möglichkeiten zur Steigerung der Reichweite und Leistung der Fahrzeuge suchen lassen. Generell kann dies zu niedrigeren Kosten für die Prototypenerstellung, zu 40 % weniger physischen Tests und zu einem verbesserten Fahrerlebnis für den Autobesitzer führen.

Eine Möglichkeit, die Reichweite von Elektroautos zu erhöhen, ist die Reduzierung des Gewichts. So haben die Ingenieure beispielsweise die Achsschenkel mit generativem Design und Topologie-Optimierung mit NX neu gestaltet. Das Ergebnis: 30 % weniger Gewicht im Vergleich zum ursprünglichen Design bei gleicher Robustheit.

Die Simulation validiert auch die Herstellbarkeit – in diesem Fall sind additive Fertigung und die automatische Bearbeitung und Nachbearbeitung des Teils durch einen Roboter die nachhaltigste und rentabelste Art der Herstellung. Auch die Produktion kann vollständig digital geplant werden. Das bedeutet, dass Prozesse, Materialflüsse, Produktionslinien usw. simuliert und optimiert werden, bevor die Produktion beginnt.

In einem echten Digital Enterprise gibt es keine Informationssilos. Der Übergang vom digitalen Zwilling des Autos zum 3D-Drucken der Achsschenkel bis hin zur Montage aller Teile ist also nahtlos und kann vollständig automatisiert werden. Die Automatisierung ist auch der Schlüssel zur Steigerung der Flexibilität und Energieeffizienz in der Produktion. Mit Hilfe von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) und mobilen Robotern lassen sich bisher starre Fertigungslinien in hochflexible, effiziente Arbeitsplätze verwandeln. Diese arbeiten optimal zusammen, indem ein zuverlässiges drahtloses Kommunikationsnetz mit Industrial 5G die Echtzeitkommunikation zwischen vielen beweglichen Teilnehmern sicherstellt. 

Die Transparenz der Daten trägt dazu bei, den Energieverbrauch in der Produktion und in Gebäuden zu senken. In bisherigen Projekten führte dies zu 14 % weniger Stromverbrauch, 40 % weniger Erdgasverbrauch und bis zu 60 % zusätzlichen Energieeinsparungen dank energieeffizienter Motoren. Und die Daten fließen weiter, auch nach der Auslieferung des neuen Autos an den Kunden. Das Fahrzeug sammelt kontinuierlich Daten aus dem realen Betrieb, um den digitalen Zwilling auf dem neuesten Stand zu halten. So kann der Hersteller weitere Anpassungen an Software und Hardware des Fahrzeugs simulieren und virtuell testen, um es kontinuierlich zu verbessern. 

Dieser Optimierungskreislauf hilft Herstellern kontinuierlich, ihre Ziele hinsichtlich Nachhaltigkeit und Rentabilität zu erreichen.

September 2022