Die Fertigungsindustrie sieht sich mit einer Vielzahl von Herausforderungen konfrontiert. Die Nachfrage nach Halbleitern steigt, Elektrofahrzeuge setzen sich durch, und Nachhaltigkeitsziele erfordern neue Ansätze in der Produktion. Diese Faktoren erhöhen den Druck auf Hersteller, ihre Prozesse zu verbessern und effizienter zu gestalten. Gleichzeitig führen veraltete Technologien und traditionelle Planungsprozesse oft zu Budget- und Zeitüberschreitungen.
Virtuelle Fabriken bieten hier eine Lösung, um Prozesse zu modernisieren und die Effizienz zu steigern. Dabei handelt es sich um digitale Zwillinge realer Produktionsumgebungen, die es ermöglichen, Fertigungsprozesse in einer virtuellen Umgebung zu simulieren, zu analysieren und zu verbessern. Technologien wie OpenUSD und Nvidia Omniverse spielen dabei eine entscheidende Rolle: Sie erlauben eine flexible und skalierbare Datenmodellierung.
Technologie und Implementierung
OpenUSD (Universal Scene Description) ist ein offener Standard für die Beschreibung und den Austausch komplexer 3D-Szenen. Nvidia Omniverse ist eine Plattform, die auf OpenUSD basiert und eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Anwendungen und Tools ermöglicht. Das bietet Entwicklern eine robuste Umgebung, um Anwendungen für industrielle Digitalisierungs-Workflows zu erstellen. Die Integration verschiedener Datenquellen und Anwendungen verbessert den Datenaustausch und die Zusammenarbeit zwischen Teams. Durch die Unterstützung der Echtzeitkommunikation und -planung tragen OpenUSD und Nvidia Omniverse entscheidend zur Effizienz und Genauigkeit virtueller Fabriken bei, indem sie eine präzise Modellierung und Anpassung der Produktionsprozesse ermöglichen.
Um die virtuelle Fabrik erfolgreich zu implementieren, sind mehrere Schritte notwendig. Zunächst werden alle relevanten Daten erfasst, einschließlich Produktionsdaten, Maschinenparameter und Umgebungsbedingungen. Diese Daten werden in ein zentrales System integriert, das den digitalen Zwilling erstellt. Anhand der erfassten Daten wird ein digitales Modell der Produktionsumgebung erstellt, das die Simulation verschiedener Szenarien und die Analyse potenzieller Optimierungsmöglichkeiten ermöglicht. Nach der Modellierung erfolgt die kontinuierliche Überwachung der Produktionsprozesse in Echtzeit. Dabei werden die Daten kontinuierlich aktualisiert und analysiert, um die virtuelle Fabrik stets auf dem neuesten Stand zu halten. Mitarbeitende werden umfassend geschult, um die neuen Technologien effektiv nutzen zu können. Das umfasst die Bedienung der Simulations- und Analysewerkzeuge sowie die Interpretation der gewonnenen Daten. Durch diese Schritte wird sichergestellt, dass die virtuelle Fabrik präzise und effizient betrieben werden kann, was die Grundlage für fortlaufende Verbesserungen und Anpassungen bildet.
Effizienzsteigerung durch Echtzeitanalyse
Mit der Implementierung virtueller Fabriken können Teams in Echtzeit auf aktuelle Daten zugreifen und Entscheidungen treffen, ohne auf statische Dokumente angewiesen zu sein. Das fördert eine bessere Zusammenarbeit und beschleunigt den Entscheidungsprozess. Durch die Analyse historischer Daten und die Nutzung von KI-Algorithmen können Wartungsbedarfe vorhergesagt werden. Das reduziert ungeplante Ausfallzeiten und verlängert die Lebensdauer der Maschinen. Visuelle Darstellungen in Echtzeit ermöglichen eine genaue Überprüfung und Anpassung von Bauplänen und Produktionsprozessen, was zu höherer Präzision und einer Reduzierung von Fehlern führt. Die Integration von Produktionsdaten und der Einsatz von KI erlauben eine kontinuierliche Verbesserung der Betriebsabläufe und somit zu einer Steigerung der Effizienz und einer Reduzierung der Betriebskosten.
Industrial Co-Pilot
Ein Anwendungsbeispiel bei Continental zeigt, dass die virtuelle Fabrik zu bemerkenswerten Ergebnissen führen kann. In Zusammenarbeit mit SoftServe wurde der Industrial Co-Pilot entwickelt, der durch vorausschauende Wartung die Ausfallzeiten um zehn Prozent reduzieren konnte. Die Nutzung von Echtzeit-Anleitungen und -Analysen verbeschleunigte die Wartungsprozesse und erhöhte die Effizienz der Wartungsteams erheblich. Zudem verbesserte der Einsatz von digitalen Zwillingen und Echtzeitdaten die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Abteilungen und Teams, was zu einer schnelleren und genaueren Entscheidungsfindung führte.
