Digitalisierung für eine branchenübergreifende Vernetzung

Mit TwinMaP wollen wir die Digitalisierung in unserer Teilefertigung – einer Fabrik in der Fabrik in unserem Produktionsverbund – vorantreiben. Wir wollen hierfür Unternehmen branchenübergreifend vernetzen: Eine durchgängige Datenvernetzung von kleinen und mittleren Unternehmen bis hin zu OEMs.

Icon Digitale Maschinen

Digitale
Maschinen

Effiziente Abbildung des Verhaltens neuer und Bestandsmaschinen als digitale Zwillinge (z.B. VIBN-Simulationsmodelle) mit Live-Kopplung von realen und virtuellen Maschinen.

Icon Digitaler Maschinenpark

Digitaler
Maschinenpark

Standardisierte Datenaufbereitung zur einfachen Abbildung eines heterogenen Maschinenparks in einem Digitalen Zwilling

Icon Digitaler Wertstrom- u. Lieferkettenzwilling

Digitaler Wertstrom- u. Lieferkettenzwilling

Digitale Wertstromzwillinge vom europäischen Liefernetzwerk bis zur Teilefertigung.

TwinMaP Infografik

Motivation und Problemstellung

Durch individuelle Kundenwünsche stellt die Fertigung von Bussen besondere Anforderungen an die Produktion: Bauteile müssen sowohl in hohen Stückzahlen als auch in kleinen Mengen bis hin zur Losgröße 1 gefertigt werden. Ermöglicht wird dies durch einen heterogenen und flexiblen Maschinenpark, der die Fertigung in hoher Stückzahl als auch die Fertigung einzelner Bauteile ermöglicht. Der heterogene Maschinenpark umfasst unterschiedlichste Fertigungsverfahren vom hochmodernen 3D-Druck bis hin zur spanenden Bearbeitung auf eine Vielzahl von neuen aber auch von bewährten Maschinen verschiedener Hersteller. Eine weiterte Digitalisierung und Vernetzung kann und soll daher nur auf Basis von Standards erfolgen.

Durchführung

Das Konsortium greift die Lösungen der Asset Administraion Shell auf, um verschiedene Maschinen des heterogenen Maschinenparks zu erfassen und diese mit einer Integrationsplattform zu vernetzen. Auf Basis der vier abgebildeten Use Cases wird dies sukzessive verprobt und nutzerorientiert weiterentwickelt.

Projektziel

Ziel von TwinMaP ist es, eine neuartige Anbindung zwischen einer Integrationsplattform, den realen Maschinen und Digitalen Anlagenzwillingen zu schaffen, damit komplette Prozessketten optimiert werden können. Hierzu werden im Projekt neuartige Konnektoren entwickelt, welche ein Zusammenspiel einzelner Digitaler Anlagenzwillinge für einen gesamten Maschinenpark ermöglichen. Alle im Projekt verwendeten Digitalen Zwillinge werden dann in der Integrationsplattform zusammengeführt. Das wiederum ermöglicht Optimierungen mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz, zum Beispiel im Hinblick auf die Auslastung der Produktion.

Live Demo Fabrik-Hallen-Layout

Beim Klick auf eine Maschine öffnen sich Informationen, welche jeweils in Teilmodellen einer Asset Administration Shell (AAS) bereitgestellt werden.

Verbundpartner

Daimler Buses – EvoBus GmbH

  • Business: Fahrzeugindustrie
  • Mitarbeiteranzahl: ~18.000
  • Kompetenzen / Produkte:
  • Produktionsplanung u. Produktion von Reise- & Stadtbusen
  • Digitalisierung von Produktionsplanung und Produktion
  • Rolle in TwinMaP:
  • Projektkoordination
  • Definition der Anforderungen und Bereitstellung der Anwendungsbeispiele
  • Begleitung und Umsetzung der Entwicklungen
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Modernisierung der Teilefertigung
  • Vertikal und horizontal gekoppeltes Simulationsmodell
EvoBus EvoBus

FORCAM GmbH

  • Business: Software, Manufacturing Execution System
  • Mitarbeiteranzahl: 220
  • Kompetenzen / Produkte:
  • Lösungen zur digitale Shop Floor Steuerung (MES)
  • Anbindung von Maschinen. Anbindung MES an SAP R3/S4
  • Rolle in TwinMaP:
  • Anbindung Maschinen unterschiedlicher Steuerungstypen (Shop Floor to Top Floor)
  • Untersuchung Verwaltungsschale (insb. Submodel Typenschild und Signaltechnische Repräsentation)
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Integration Maschinenanbindung in AAS Ansatz
  • Erforschung Einsatz von Digitalen Zwillingen während Betrieb
Forcam

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

  • Business: Steuerungs- und Simulationstechnik
  • Mitarbeiteranzahl: ~80
  • Kompetenzen / Produkte:
  • CNC-Kern ISG-kernel (z.B. TwinCAT CNC, KUKA.CNC)
  • VIBN-Simulationssoftware ISG-virtuos
  • Rolle in TwinMaP:
  • Kopplung Digitaler Zwilling an Maschinen im Betrieb
  • Untersuchung Verwaltungsschale (insb. Submodel Simulation)
  • Anbindung gesamtheitlicher Visualisierungslösung
  • Erforschung Verschlüsselung von Digitalen Zwillingen
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Erforschung Einsatz von Digitalen Zwillingen während Betrieb
  • Verschlüsselungs-/Lizenzmechanismen für DZ in TwinStore
Isg Isg

SimPlan AG

  • Business: Anbieter von Simulationssoftware & -dienstleistung
  • Mitarbeiteranzahl: ~ 75 (AG) und ~ 110 (Gruppe)
  • Kompetenzen / Produkte:
  • Simulationssoftware, Simulationsprojekte
  • Wertstromsimulator und Lieferkettensimulator
  • Rolle in TwinMaP:
  • Konzeption Digitaler Wertstrom- und Lieferkettenzwilling
  • Umsetzung von Demonstratoren für den Wertstrom- und Lieferkettenzwilling
  • Integration mit anderen IT-Systemen
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Einbau vertikaler Aggregationsmechanismen in Sim.-modelle
  • Verknüpfung Simulation mit Anlagen- und MES-Ebene
Simplan Simplan

ifak.e.V.

  • Business: Angewandte Forschung
  • Mitarbeiteranzahl: ca. 60 zzgl. studentische Hilfskräfte
  • Kompetenzen / Produkte:
  • IKT & Automation, Messtechnik & Leistungselektronik, Verkehr & Assistenz, Wasser & Energie
  • Rolle in TwinMaP:
  • Verwaltungsschale, OPC UA
  • Gremienarbeit: IDTA, OPCF
  • Vorbereitung für Standardisierung
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Digital Twin über VWS / OPC UA nutzen
  • Effiziente Schnittstelle zwischen VWS und hin zum Asset
ifak

Trumpf Gruppe

  • Business: Maschinenbau
  • Mitarbeiteranzahl: ca. 16.500 (ca. 8.500 in D) (Stand 30.06.22)
  • Kompetenzen / Produkte:
  • Adaptive Fertigungssysteme (3D-Druck)
  • 2D/3D Lasermaschinen für Schneiden und Schweißen
  • Weitere Metallverarbeitungsmaschinen (Stanzmaschinen, Stanz-Laser-Maschinen, Biegemaschinen, Schweißanlagen)
  • Rolle in TwinMaP:
  • Bereitstellung eines Digitalen Zwillings für eine 3D-Druck Maschine (TruPrint 3000)
  • OPC-UA Schnittstellen Erarbeitung
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Entwicklung neuartiger, besonders gut integrationsfähiger digitaler Zwillinge für Fabrik- bzw. Maschinenparksimulationen
  • Entwicklung neuartiger Verfahren, welche die Anbindung der realen Maschinen an digitale Zwillinge über existierende Standards (bspw. OPC-UA) ermöglicht
Trumpf

IPI – Institut für Produktion und Informatik Technologietransferzentrum (TTZ) Sonthofen im Allgäu

  • Business: Anwendungsorientierte Forschung
  • Mitarbeiteranzahl: ~25
  • Kompetenzen / Produkte:
  • Digitaler Zwilling & Virtuelle Inbetriebnahme Produkt & Produktion
  • IT-Architekturen & Digitale Prozessketten
  • Data Science / Maschinelles Lernen für Produkt & Produktion
  • Sensorik & Condition Monitoring
  • Rolle in TwinMaP:
  • Projektkoordination
  • Analyse der Anforderungen Bereich 3D-Integrationsplattform
  • Interaktion zwischen Digitalen Zwillingen (VWS)
  • Begleitung und Umsetzung der Erstellung Digitaler Zwillinge
  • Begleitung und Umsetzung KI-basierter Optimierungen
  • Know-How im Bereich Digitaler Zwilling verketteter Anlagen / Industrial Metaverse / Digitale Fabrik
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Entwicklung Prototyp 3D Integrationsplattform inklusive Kommunikationsperipherie
  • Entwicklung einer neuartigen Methode zur Erstellung eines Digitalen Zwillings einer Altanlage („Brownfield-Simulation“)
  • KI-basierte Optimierungen (Abhängig von Use-Case)
  • Wissenschaftliche Veröffentlichungen/ Promotion

VELIT Consulting GmbH & Co. KG

  • Business: Consulting
  • Mitarbeiteranzahl: 5
  • Kompetenzen / Produkte:
  • Consulting Datenschutz & Datensicherheit
  • Externer Datenschutzbeauftragter
  • Rolle in TwinMaP:
  • Zuständigkeit: Know-How zu Cybersecurity
  • Definition der IT-rechtlichen Anforderungen und Entwicklung eines datenschutzrechtlichen Konzepts
  • Datenschutz- und IT-Sicherheitsaudit
  • Partner-spezifische Ziele:
  • Erweiterung des Geschäftsbereichs im Umfeld Unternehmensnetzwerke
  • Ableitung von Anforderungen an Legal Technology Lösungen
Logo Velit

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Förderung

Die Bundesregierung hat zur Bewältigung des Strukturwandels in der Fahrzeugbranche im Konjunkturpaket einen milliardenschweren Betrag vorgesehen, um eine nachhaltige, schnelle und technologieoffene Transformation der Branche in Gang zu setzen.

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