31. Okt 2022

Artikelserie: Teil 3

Digital Twin: Round­table und Best Practice Siemens

Bild Digital Twin in der Wartung © Siemens

Im Zuge einer dreiteiligen Artikelreihe haben sich unsere qualityaustria Experten mit dem Thema der „Digital Twins“ beschäftigt und den Bogen zur Welt der Managementsysteme gespannt. Hier kommen Sie zum ersten Artikel zum Thema „Turboboost für die Digitalisierung durch das Integrierte Managementsystem am Beispiel des Digital Twins“ und hier zu Teil 2 „Support der Digitalisierung durch das Integrierte Managementsystem“.

Für den Abschluss unserer Artikelserie haben wir Michael Freyny, Leiter Digital Industries im Lead Country Austria (CEE) und Markus Stelzhammer, Leiter Quality Management Lead Country Austria (CEE) der Siemens Aktiengesellschaft Österreich zu ihren bisherigen Erfahrungen zu Nutzen und Potenzial von „Digital Twins“ befragt.

Wie unterstützt ein Integriertes Managementsystem aus Ihrer Sicht bei der Digitalisierung?

In einem internationalen Unternehmen wie Siemens gilt es komplexe Anforderungen und unterschiedliche Fachdisziplinen so zu organisieren, dass sie bestmöglich und mit einem hohen Kund*innenfokus zusammenarbeiten. Ein End-to-End Gesamtprozessverständnis aller Aufgaben, Abläufe und Wechselwirkungen im Unternehmen bildet eine wichtige Grundlage dafür, Prozessabläufe durchgängig, sinnvoll und wertstiftend zu digitalisieren. Ein modernes Integriertes Managementsystem, das die Anforderungen der verschiedenen Fachrichtungen wie Qualitäts-, Umwelt-, Arbeitssicherheit- oder Informationssicherheitsmanagement erfüllt, um nur einige Anforderungssysteme als Beispiel zu nennen, unterstützt dabei, die Anforderungen und Einflüsse auf unser Unternehmen in seiner Gesamtheit zu verstehen, in Einklang zu bringen und Optimierungen zielgerichtet und effizient aufzusetzen. Es geht im Wesentlichen darum, Verständnis dafür zu entwickeln, weniger Einzeloptimierungen anzustreben, sondern die Durchgängigkeit und Wechselwirkungen zu berücksichtigen, um darüber den vollen Mehrwert der Digitalisierung zu schöpfen.

Wie würden Sie denn Digitalisierung beschreiben?

Digitalisierung ist die gesamtheitliche Optimierung aller Arbeitsabläufe.

Zur Erläuterung, gesamtheitlich oder oft auch holistisch, bedeutet, dass bei der Digitalisierung nicht nur jede einzelne Maschine weiter und weiter verbessert wird – denn das ist Automatisierung –, sondern behandelt das Zusammenspiel der einzelnen Arbeitsabläufe aus einer unternehmerischen Gesamtsicht. Die Optimierung ist die zielgerichtete kontinuierliche Verbesserung. Ziel davon kann die Reduktion des CO2-Fußabdrucks sein, aber auch Kosten- oder Zeiteinsparungen.

Mit Arbeitsabläufen sind alle geschäftsrelevanten Abläufe gemeint, sowohl jene, die von Maschinen, von Menschen oder von IT-Systemen durchgeführt werden als auch die Interaktionen zwischen diesen.

Datendurchgängigkeit ist die wichtigste Voraussetzung dafür. Wenn jemand die Ergebnisse aus einen Software-Tool bzw. einer Maschine ausdruckt und im nächsten Software-Tool bzw. Maschine diese wieder händisch eingibt, ist die Basis für Digitalisierung nicht gegeben.

Inwieweit ist das Thema „Digital Twin“ bei Siemens schon in Prozessen verankert
(z. B. im Bereich Produkte, Produktion oder Performance)?

Digitale Zwillinge werden bei Siemens und unseren Kund*innen auf allen 3 genannten Ebenen eingesetzt:

  • Der digitale Zwilling des Produktes ermöglicht die Eigenschaften des Produktes zu testen und zu verbessern, bevor das Produkt produziert ist. Das geht soweit, dass man den Digitalen Zwilling Milliarden von verschiedenen Varianten durchprobieren lässt und dann nur jene Variante tatsächlich produziert, die die besten Eigenschaften hat (man nennt das dann „Generative Design“).
  • Der digitale Zwilling der Produktion ermöglicht die Abläufe der Produktion zu testen und zu verbessern, bevor die Produktion aufgebaut wurde. So kann man die Steuerungsprogramme vorab testen, prüfen, ob durch Kollisionen Schäden an Maschinen hervorgerufen werden könnten und die Abläufe gesamtheitlich optimieren (wie zum Beispiel Engpässe vorab erkennen).
  • Wenn ich ein Produkt produziert habe, möchte ich wissen, was dieses Produkt im Laufe seines Lebens erlebt und wie es sich dabei verhält. Wenn ich z. B. Maschinenbauer bin und eine Produktionsmaschine gebaut habe, möchte ich wissen, was diese Maschine in der Produktion im Laufe des Lebens erlebt und wie sie sich dabei verhält. Das hilft mir, mein Produkt an die Markterfordernisse anzupassen und laufend zu verbessern. Dadurch habe ich einen Wettbewerbsvorteil gegenüber meinen Mitbewerber*innen, die nur aus Kund*innen-Reklamationen erfahren, wenn ihr Produkt keine zufriedenstellende Performance gezeigt hat. Und es hilft mir Schritt für Schritt die Genauigkeit des Digitalen Zwillings des Produktes und des Digitalen Zwillings der Produktion zu verbessern. Dies ist der Digitale Zwilling der Performance.
  • Als Siemens binden wir zusätzlich vermehrt auch noch den Digitalen Zwilling der Infrastruktur Das ist besonders bei Energiesparmaßnahmen von Bedeutung, wenn der Einsatz großer Maschinen mit dem elektrischen Grid oder mit dem Gebäudemanagement gesamtheitlich optimiert werden kann.

Weitere Infos zum Digitalen Enterprise sind hier zu finden: www.siemens.at/digital-enterprise

Welches Potenzial von „Digital Twins“ sehen Sie für weitere Branchen?

Das Potenzial des Digitalen Zwillings beginnt bei der virtuellen Inbetriebnahme. Das spart Zeit und Kosten bei der Inbetriebnahme vor Ort, und erhöht zusätzlich die Qualität, da ja schon in sehr frühen Phasen Fehler gefunden werden und Potenzial für Verbesserung der Arbeitsabläufe erkannt wird. In China hat Siemens eine ganze Fabrik als sogenannte „Digital Native Factory“ erstellt. Dies ist eine Fabrik, die bereits vollständig als Digitaler Zwilling quasi funktioniert hat, bevor der Spatenstich erfolgt ist. Um so etwas zu schaffen, muss die Datendurchgängigkeit nicht nur in der realen Fabrik bestehen, sondern auch beim Digitalen Zwilling. Sobald die Fabrik dann real gebaut ist, kann dann via „Closed Loop Manufacturing“ die Genauigkeit des Digitalen Zwillings laufend verbessert werden.

Das Konzept des Digitalen Zwillings ist in allen Branchen umsetzbar. Die Automobilindustrie ist ein Vorreiter. (Weitere Informationen zum Digitalen Zwilling in der Automobilindustrie gibt es hier.) Dort sind Kosten für den Prototypenbau und gleichzeitig der Wettbewerb für die Funktionalität, Preis und Qualität des Endproduktes sehr hoch. Die hohen Stückzahlen bei gleichzeitig hoher Produktvariabilität machen die Datendurchgängigkeit notwendig und der Aufwand für die Erstellung der Digitalen Zwillinge amortisiert sich schnell.

Der Trend geht aber mehr und mehr in der Maschinenbau-Branche in die Richtung, dass Maschinen und deren Komponenten mit einem Digitalen Zwilling ausgeliefert werden (wie zum Beispiel Siemens SINUMERIK ONE gesteuerte Werkzeugmaschinen) um so den Aufwand der Erstellung des Digitalen Zwillings für den Industriekunden möglich gering zu halten. Das ist dann der Türöffner für viele Branchen.

Heute schon ein Klassiker für den Einsatz des Digitalen Zwillings ist die Anomalie-Erkennung. Es wird laufend überwacht, ob sich die reale Fabrik so verhält wie der Digitale Zwilling der Fabrik. Wenn Abweichungen auftreten, wird ein Alarm ausgelöst. So kann man frühzeitig Schäden an Maschinen verhindern. Fachausdrücke dafür sind „Condition-Monitoring“ und „Predictive Maintenance“. Das ist auch eine einfache Startmöglichkeit in die Welt der Digitalisierung, da man ja nicht gleich die ganze Fabrik überwachen muss, sondern mit einem besonders kritischen Arbeitsablauf bzw. Prozess beginnen kann.

Wie sehen Ihre zukünftigen Bestrebungen aus, Unternehmensprozesse zu optimieren und – wo sinnvoll – zu digitalisieren (Stichwort „Digital Enterprise“)?

In einem bestehenden Unternehmen ist es doch eher so, dass wir mit gewachsenen Strukturen zu tun haben (brown field approach). Eher weniger oft ergibt sich die Möglichkeit, ein Unternehmen von der grünen Wiese weg völlig neu aufzubauen (green field approach), da es meistens Abhängigkeiten zu bestehenden Umwelten und existenten Infrastrukturen gibt. Es muss also gelingen, ein laufendes Unternehmen kontinuierlich und im operativen Betrieb mit zukunftsfähigen und konnektiven Lösungen zu verbessern. Das gelingt nur, wenn sie entsprechend kompetente Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben, die Digitalisierung und ihre Grundvoraussetzungen verstehen, sich aktiv in Lösungsfindungen einbringen und bereichsübergreifend denken. Die Datendurchgängigkeit bei den wichtigsten Arbeitsabläufen ist immer die Basis für eine Digitalisierung.

Autoren

Business Portrait MIchael Freyny (c) Siemens

Michael Freyny

Leiter Digital Industries im Lead Country Austria (CEE)
Siemens Aktiengesellschaft Österreich

Markus Stelzhammer

Leiter Quality Management Lead Country Austria (CEE)
Siemens Aktiengesellschaft Österreich

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