Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen (IMI)
Kriegsstraße 77
Gebäude: 09.23
76133 Karlsruhe
In Zukunft existiert jedes Produkt, jede Maschine und jede Produktionsstätte doppelt: Neben dem physischen Objekt steht dessen virtuelles Abbild, das viel mehr ist als nur eine digitale Kopie. Physisches Objekt und virtuelles Abbild sind miteinander vernetzt und exakt synchronisiert, sodass sie sich bidirektional beeinflussen können. Das physische Objekt lässt sich ebenso aus dem Digitalen Zwilling steuern wie sich aus dem virtuellen Modell der Zustand des physischen Objektes ablesen lässt. So können Unternehmen erheben, wie sich ihr Produkt im Einsatz verhält, sie können Änderungen an Produkten oder Anlagen simulieren, ehe sie real umgesetzt werden oder gänzlich neue Geschäftsmodelle umsetzen. Wir unterstützen sie dabei.
Digitale Zwillinge sind neue Lösungen für die Entwicklung und den Betrieb von Produkt- und Produktionssystemen. Ihre Potenziale sind vielfältig: Sie ermöglichen beispielsweise die Bereitstellung und Analyse aktueller Betriebszustände, die Prognose zukünftigen Verhaltens, Echtzeit-Optimierungen von Prozessen oder virtuelle Umplanungen während des laufenden Betriebs. Wir unterstützen Sie bei der Entwicklung und dem Betrieb Ihrer Digitalen Produkt- oder Fabrikzwillinge.
Digitale Zwillinge sind zweckorientiert sowie phasen- und anwendungsspezifisch. Deshalb setzen wir unterschiedliche Modelle für ihre Entwicklung und Simulation ein – von Systemmodellen über physikalische bis hin zu Erlebbarkeitsmodellen. Mit dem 8D-Modell begleiten wir Sie methodisch bei der Ausgestaltung Ihrer Digital Twin-Lösungen.
Datendurchgängigkeit, heterogene Systemlandschaften und unternehmensübergreifende Zusammenarbeit stellen hohe Anforderungen an Robustheit, Flexibilität und Erweiterbarkeit der IT-Systemarchitektur sowie der verwendeten Technologien. Mit dem Design-Elements-Modell bieten wir konzeptuelle Hilfe bei dem Aufbau und der Planung Ihrer IT-Architekturen und Infrastrukturen und rüsten Sie für den Einsatz Digitaler Zwillinge.
Die Erfassung und Modellierung von Objekten oder Prozessen der realen Welt in einem digitalen Zwilling ermöglicht die Simulation, Vorhersage und Optimierung von Verfahren, die ganzheitliche Analyse von Objekten, Personen und Umgebungen und somit die Extraktion von Informationen, die sonst nicht direkt messbar sind. Außerdem führt die Rückkopplung der digitalen Informationen in die reale Welt zu neuartigen Assistenzsystemen und automatisierten Entscheidungshilfen. Das IMI bietet mit seinen vielfältigen technologischen Kompetenzen Lösungen und bündelt diese im Geschäftsfeld Digitale Zwillinge.
Produktentwickelnde tragen die Verantwortung, ihre Produkte möglichst optimal zu gestalten. Dazu zählen nicht nur die funktionale, sondern auch die ressourceneffiziente, emissionsarme und sozial verantwortungsbewusste Auslegung. Dabei gilt es, alle Produktlebenszyklusphasen vorzudenken – eine klassische Aufgabe des Product Lifecycle Managements. Um Aussagen über die tatsächliche Nachhaltigkeit eines Produktes oder Systems treffen zu können, müssen viele Informationen entlang des Produktlebens – von der Materialbeschaffung bis zum Lebensende – gesammelt und bewertet werden. Hierzu gibt es verschiedene Ansätze aus dem Bereich der Nachhaltigkeitsbewertung, wie die Ökobilanzierung oder das Life Cycle Sustainability Assessment. Diverse Ansätze, wie Ecodesign-Richtlinien, unterstützen Ingenieure und Ingenieurinnen schon heute dabei, ihre Produkte nachhaltiger zu gestalten.
Im Rahmen der Nachhaltigkeitsbewertung ist als Konzept insbesondere der Digitale Zwilling interessant, da er ermöglicht, produktspezifische Daten zu sammeln, entlang des Lebenszyklus zu verknüpfen und Auswertungen sowie Optimierungen umzusetzen. Dabei können sowohl live Auswertungen genutzt werden, um in das Produktleben einzugreifen, als auch Rückschlüsse auf die Produktentwicklung getroffen werden – das so genannte Feedback to Design.
Erste Studienergebnisse zeigen ein großes Potenzial für ökologische Nachhaltigkeitsbewertungen mithilfe von digitalen Zwillingen. Bei vielen Unternehmen (52 Prozent) ist die Abbildung und Optimierung des Produkt- oder Produktionsanlagen-individuellen Energieverbrauchs bereits heute ein relevantes und adressiertes Thema. 42 Prozent der Unternehmen sehen in Zukunft auch weitere ökologische Indikatoren als durch den digitalen Zwilling abbildbar und optimierbar durch bessere und frühere Prognosen.
Mit dem Digital Twin Readiness Assessment haben wir eine innovative Vorgehensweise entwickelt, um den Reifegrad von Unternehmen auf dem Weg zum Digitalen Zwilling strukturiert zu ermitteln und zu bewerten. In einer ersten Studie wurde das Reifegradmodell auf Unternehmen der fertigenden Industrie in der DACH-Region angewendet. Zirka 60 Prozent der beteiligten Unternehmen beschäftigen mehr als 50.000 Mitarbeitende.
AITT | AITT - AI-assisted Technology Transfer |
Koordinator: Grethler, Michael Projektleitung IMI: Kimmig, Andreas und Kreuzwieser, Simon |
|
Intelligente Wertschöpfungsnetzwerke für Leichtbaufahrzeuge geringer Stückzahl (IntWertL) | Das Projekt IntWertL zielt darauf ab, eine digitale Entwicklungs- und Produktionsplattform für kleine und mittelständische Unternehmen im Mobilitätssektor aufzubauen. Diese Plattform ermöglicht kooperative Ansätze zwischen fertigenden Unternehmen und Engineering-Dienstleistern, um komplexe Produkte in kleinen Stückzahlen kosteneffizient anzubieten und die globale Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.
|
||
AIBetOn3D | AIBetOn3D: KI-assistierter 3D-Druck für Baustoffe |
Koordinator: Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Michael Grethler Projektleitung IMI: Andreas Kimmig |
|
DigiFab | DigiFab - Digitale Fabrik für den Mittelstand |