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Im Fertigungssektor sind die Abläufe oft auf komplexe Maschinensysteme angewiesen. Diese Ausrüstung kann eine Vielzahl komplexer Aufgaben ausführen, erfordert jedoch auch ständige Wartung, Überwachung und Verbesserungen, um eine gleichbleibende Leistung sicherzustellen. Traditionell wurden Inspektionen manuell durchgeführt, was erheblichen Raum für Fehler und Übersehen ließ. Dank der Internet of Things (IoT)-Technologie können Ingenieure und Fabrikmanager diese Prozesse nun optimieren und Maschinen kontinuierlich verbessern, ohne dass strenge physische Inspektionen erforderlich sind. Digital Twin Software ist eine fortschrittliche Form von Simulationssoftware, die Sensordaten von eingebetteten Maschinen verwendet, um genaue, Echtzeit-Simulationen von Vermögenswerten zu erstellen. Diese virtuellen Modelle ermöglichen intelligente strukturelle Bewertungen und Analysen mit umsetzbaren Erkenntnissen über die Maschinenleistung und Wartungsbedürfnisse.
Mit der Digital Twin-Technologie können Fertigungsteams realitätsgetreue virtuelle Darstellungen ihrer wichtigsten Vermögenswerte und in einigen Fällen vollständige Systeme oder Fabrikböden entwerfen. Diese Produkte können auch außerhalb der Fertigung, beispielsweise im Gesundheitswesen und in der Versorgungswirtschaft, Anwendung finden. Mit diesen interaktiven visuellen Zwillingsmodellen können Benutzer ihre ursprünglichen Designs mit der tatsächlichen Leistung verteilter Vermögenswerte vergleichen. Einige Produkte helfen dabei, Warnungen zu erstellen, wenn Anomalien von eingebetteten Sensoren erkannt werden (z. B. unerwartete Ausfallzeiten, Überhitzung) oder wenn Komponenten ihre geplante Wartung erreichen. Benutzer können bequem die Problemzonen in großen, komplizierten Maschinen auf virtuellen Modellen identifizieren und vorausschauende Wartung an den tatsächlichen Vermögenswerten durchführen, ohne raten zu müssen. Während des gesamten Lebenszyklus des Vermögenswerts können Teams die Digital Twin-Technologie für maximale Prozessoptimierung nutzen und gleichzeitig Kosten, Abfall und Störungen minimieren. Das Konzept des digitalen Zwillings transformiert Fabrikabläufe weltweit schnell, und die Produkte in dieser Kategorie befähigen Geschäftsteams, die Vorteile in ihren eigenen Abläufen zu realisieren.
Hauptvorteile der Digital Twin Software
Digital Twin-Plattformen helfen, globale Fertigungsabläufe zu modernisieren, mit beispiellosen Einblicken in industrielle Geräteprozesse und ihre vielen physischen Komponenten. Die mit diesen Lösungen möglichen digitalen Modelle können Fabrikarbeitern und Aufsichtspersonen helfen, die inneren Abläufe von Maschinen und Maschinenteilen zu visualisieren, mit Echtzeitdaten über den Zustand, die Leistung und die Bedingungen der Vermögenswerte. In einigen Fällen ermöglicht die Digital Twin-Technologie Benutzern, Ereignisse im Fertigungsprozess zu simulieren (z. B. neue Verbindungen zwischen Maschinen, aktualisierte Maschinenprozesse und Datenflüsse), damit sie den besten Handlungsverlauf bestimmen können, bevor tatsächliche Änderungen implementiert werden. Produkte können visuelle Analysen im Zusammenhang mit diesen Simulationen bieten, Maschinen und ihre kleinsten Komponenten in leistungsstarke Datenquellen verwandeln und Benutzern helfen, ihre Ausrüstung auf bisher nicht mögliche Weise zu verstehen.
Prädiktive Analysen – wie sie durch prädiktive Analysesoftware ermöglicht werden – sind ein wesentlicher Vorteil der Digital Twin-Technologie. Plötzliche Maschinenausfälle können zu erheblichen Verlusten sowie zu Produktionsverzögerungen und Mitarbeiterfrustrationen führen. Die verschiedenen durch diese Lösungen ermöglichten Analysen erlauben es Benutzern, die Vielzahl von Problemen vorherzusehen, die mit Maschinensystemen und -geräten auftreten könnten, während sie die Gesamtleistungskennzahlen überwachen, um kontinuierliche Verbesserungen der Prozesse und Designs zu gestalten. Die auf diesen Produkten generierten Daten können auch bei der prädiktiven Abfallreduzierung und der prädiktiven Qualitätskontrolle fertiger Produkte sowie bei der allgemeinen Optimierung von Ressourcen helfen. Wenn Maschinen- oder Prozessprobleme identifiziert werden, können Benutzer ihre Ursachen untersuchen, indem sie virtuelle Modelle und die über eingebettete Sensoren gesammelten Daten erkunden. Dies kann Fertigungsteams helfen, dauerhafte Verbesserungen vorzunehmen, wo immer möglich, anstatt nur die Symptome und Nebenwirkungen schwerwiegender grundlegender Probleme zu beheben. Insgesamt kann die Digital Twin-Technologie Ingenieuren und Fabrikmanagern ein neues Maß an Kontrolle über ihre verteilten Vermögenswerte geben, um diese kritischen Investitionen zu schützen und eine konsistente, optimale Produktion ohne unerwartete Überraschungen sicherzustellen.
Die Digital Twin-Technologie wird hauptsächlich in der Fertigungsindustrie eingesetzt oder in Unternehmen, die robuste Produktionsanlagen nutzen, um Rohstoffe in fertige Produkte oder Teile umzuwandeln. Das heißt, diese Technologie findet neue Anwendungsfälle in einer Reihe anderer Branchen mit komplexen verteilten Vermögenswerten, wo virtuelle Simulationen für Prototyping oder prädiktive Asset-Daten nützlich sein können. Da diese Technologie immer häufiger wird, könnte sie in die Geschäftsmodelle weiterer Branchen integriert werden, während sie ihren Platz in großen und kleinen Fertigungsabläufen weiter festigt.
Die folgenden sind einige spezifische Rollen oder Teams, die am direktesten von der Digital Twin-Technologie in ihren täglichen Arbeitsfunktionen profitieren könnten.
Mechatronik-Ingenieure — Der Aufstieg der intelligenten Technologie hat eine starke Nachfrage nach Branchenspezialisten geschaffen, die diese modernen Prinzipien auf das Design und die Implementierung industrieller Systeme anwenden können. Mechatronik-Ingenieurwesen ist eine schnell wachsende Spezialisierung für die Entwicklung der Arten von intelligenten Fertigungssystemen, die mit der Digital Twin-Technologie kompatibel sind. Es gibt eine Vielzahl spezifischer Jobtitel, die im Bereich der Mechatronik-Ingenieure enthalten sein können oder ähnliche Verantwortlichkeiten haben, wie z. B. Senior Design Engineer, Equipment Engineer und Automation Specialist.
Maschinisten — Maschinisten sind oft damit beauftragt, computer- und mechanisch betriebene Maschinen einzurichten, zu betreiben und zu warten, die Teile produzieren, die in der Fertigung verwendet werden. Da sich Industrieausrüstung und -geräte weiterentwickeln, tun dies auch die Fachkenntnisse und Arbeitsfunktionen von Maschinisten und Maschinenbedienern. Die Digital Twin-Technologie wird zunehmend von diesen Spezialisten genutzt, um Maschinendesigns und -prozesse zu prototypisieren sowie diese Systeme in einem breiten Spektrum von Branchen zu warten. Jobtitel, die unter den Begriff Maschinisten fallen könnten, umfassen Mechaniker, Industrietechniker und Anlagenbediener. Diese Rollen sind auch in hoch technischen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt üblich. Maschinisten in diesen fortgeschrittenen Rollen oder standardmäßigen Fertigungsabläufen können die Digital Twin-Technologie nutzen, um einen hohen Grad an Sichtbarkeit in ihre Maschinen zu erlangen und sie proaktiv mit Daten von eingebetteten Sensoren zu warten.
Produktionsleiter — Produktionsleiter und Aufsichtspersonen überwachen den täglichen Betrieb von Fertigungsanlagen, von der Verwaltung der Arbeiter bis zur Sicherstellung schneller Reparaturen im Zusammenhang mit Produktionsproblemen. Die Digital Twin-Technologie kann diesen Personen rechtzeitige Betriebsdaten zu kritischen Vermögenswerten liefern, damit sie fundierte Entscheidungen über die Wartung von Geräten und Prozessabläufe treffen können. Die Produkte in dieser Kategorie könnten für Produktionsleiter von Betrieben, die intelligente Technologie nutzen oder planen, diese Technologie über physische Vermögenswerte hinweg zu integrieren, zu unverzichtbaren Werkzeugen werden. Einige spezifische Jobtitel, die unter den Begriff Produktionsleiter fallen könnten, umfassen Fertigungsprozessingenieur und Montageleiter. Für viele Fabrikabläufe tragen Aufsichtsteams eine große Verantwortung in Bezug auf die Wartung und Optimierung von Maschinen. Digital Twin-Plattformen können diesen Personen die aktuellsten und spezifischsten Einblicke in intelligente Maschinen bieten, damit sie sicherstellen können, dass der Betrieb reibungslos läuft und auf höchstem Niveau produziert.
Die Produkte in dieser Kategorie bieten vielfältige Fähigkeiten im Zusammenhang mit dem Design und der Analyse virtueller Zwillinge und erfordern die Implementierung von IoT-Sensoren in den physischen Vermögenswerten, die repliziert werden. Eine Reihe von Digital Twin-Produkten bietet zusätzliche Fähigkeiten im Zusammenhang mit der Bereitstellung intelligenter Technologien, und Digital Twin-Funktionen können als Teil einer größeren Lösung enthalten sein. Die folgenden sind einige häufige Funktionen in diesem aufstrebenden Technologiebereich.
Fernüberwachung von Vermögenswerten — IoT-Geräteverwaltungssoftware ermöglicht Echtzeiteinblicke in alle verbundenen Vermögenswerte, von ihrem allgemeinen Status bis zu ihrer Leistung und Batteriezustand. Für komplexe Industriemaschinen reichen diese Daten möglicherweise nicht aus, um den vollen Umfang der Überwachungs- und Wartungsbedürfnisse abzudecken. Digitale Zwillinge dieser Vermögenswerte gehen bei der Fernüberwachung einen Schritt weiter, mit detaillierten Visualisierungen der Maschinen und der vielen kritischen Komponenten in ihnen. Maschinenbediener und Bodenmanager können diese Produkte nutzen, um tiefen Einblick in den Zustand der Ausrüstung, die Ressourcennutzung und die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu erhalten. Diese Lösungen können auch Protokolle von Anomalien und Vorfällen im Zusammenhang mit einzelnen Teilen oder Maschinensystemen als Ganzes bereitstellen, mit interaktiven Modellen zur einfachen Referenz der betreffenden Teile.
Prädiktive Wartung und Analysen — Dank des Echtzeit-Feedbacks von intelligenten Sensoren fließen Produktverhaltens- und Nutzungsdaten in digitale Modelle von Fertigungsanlagen ein, zusammen mit den Bedingungen, die diese Vermögenswerte beeinflussen. Dies ermöglicht Ferndiagnosen und proaktive Wartungsentscheidungen, bevor plötzliche Ausfallzeiten oder kritische Schäden auftreten. Abhängig vom Produkt können Benutzer benutzerdefinierte Warnungen und Analysen für jede Maschine und ihr entsprechendes virtuelles Replikat konfigurieren. Dies kann nicht nur bei proaktiven Reparaturen helfen, sondern auch bei der kontinuierlichen Prozess- und Maschinenoptimierung, um die Ergebnisse zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit von Störungen zu verringern.
IoT-Prototyping — Bestimmte Digital Twin-Plattformen können Unterstützung bei der computergestützten Konstruktion (CAD) für Prototypen von Maschinen und Maschinenaktualisierungen mit IoT-Fähigkeiten bieten. Da intelligente Technologie in den Vordergrund von Fertigungsstrategien rückt, kann es ein heikler Prozess sein, diese Fähigkeiten zu testen und bereitzustellen, ohne die Produktion zu stören oder Probleme mit der Ausrüstung zu verursachen. Mit der Digital Twin-Technologie können Ingenieure diese Entwicklungen simulieren und die Funktionalität von Konzepten durch voll funktionsfähige virtuelle Prototypen einzelner Maschinen und Maschinensysteme validieren. Dies kann Fertigungsteams helfen, mit Vertrauen in ihre physischen Bereitstellungen voranzukommen, mit einem genauen Gefühl dafür, was die Ergebnisse sein könnten.
Ereignissimulationen — Entlang der Linien des IoT-Prototypings möchten Benutzer der Digital Twin-Technologie möglicherweise verschiedene Ereignisse testen, die mit Fertigungsanlagen auftreten können. Eine Reihe von Lösungen umfasst maschinelles Lernen und/oder künstliche Intelligenz, die Simulationen dieser Ereignisse basierend auf früheren Ereignissen und verwandten Analysen informieren. Wie würde eine Maschine reagieren, wenn eine nahegelegene Maschine herunterfährt oder wenn eine Komponente bricht oder überhitzt? Simulationen dieser Ereignisse mit digitalen Zwillingen können Fertigungsteams helfen, sich auf solche Szenarien vorzubereiten und Prozesse proaktiv anzupassen, wenn bestimmte Simulationen weniger wünschenswerte Ergebnisse zeigen. Umgekehrt, wenn Simulationen zu positiven Ergebnissen führen, kann dies Vertrauen in die Fortsetzung bestimmter Prozesse oder geplante Änderungen an Geräten und Arbeitsabläufen schaffen. Virtuelle Simulationen können eine Vielzahl einzigartiger Tests und Einblicke ermöglichen, ohne den Betrieb zu stören und unerwünschte Ergebnisse zu riskieren.
Die folgenden Lösungen können für Fertigungsteams nützlich sein, die Digital Twin-Technologie in ihrem Unternehmen in Betracht ziehen, und können Fähigkeiten bieten, die denen in diesen hochmodernen Lösungen ähnlich sind oder diese Plattformen in gewisser Weise ergänzen.
Produkt- und Maschinendesign-Software — Produkt- und Maschinendesign-Software ist ein Unterbereich von CAD-Software, die speziell für die Modellierung von Teilen, Komponenten und Baugruppen entwickelt wurde, wie sie in Fertigungsprozessen zu sehen sind. Diese 3D-Modelle sind ähnlich wie die auf Digital Twin-Plattformen erstellten. Lange bevor Fabrikmaschinen in eine IoT-Umgebung integriert werden, können Hersteller und Geräteanbieter Produkt- und Maschinendesign-Tools nutzen, um Blaupausen dieser Maschinen, ihrer enthaltenen Teile und der Produkte, die sie schließlich erstellen werden, zu erstellen. Diese Lösungen können mit Digital Twin-Plattformen integriert werden, um den Import oder Export von Asset-Modellen zu ermöglichen.
Computergestützte Fertigungssoftware — Computergestützte Fertigungssoftware, oder CAM-Software, hilft Fertigungsteams, ihre Maschinen so zu programmieren, dass sie wie beabsichtigt auf ihren Werkstattböden arbeiten. Fabrikmaschinen können eine Vielzahl von sich wiederholenden Prozessen ausführen, wie z. B. Schneiden, Fräsen oder Grobbearbeitung von Materialien. CAM-Tools ermöglichen es Benutzern, diese Produktionsabläufe mithilfe vorhandener CAD-Modelle der betreffenden Maschinen zu programmieren und diese Workflow-Informationen bei Bedarf an die Maschinen zu übermitteln. In einigen Fällen bieten diese Tools Funktionen zur Überwachung und/oder Optimierung von Maschinenprozessen, die die Funktionalität der Digital Twin-Technologie ergänzen können.
Fertigungssteuerungssysteme — Fertigungssteuerungssystem-Software, oder MES-Software, unterstützt Hersteller bei der Überwachung des Produktionsprozesses mithilfe von Echtzeitdaten aus Werkstattausrüstung und anderen Datenquellen. Diese Tools können die Erstellung von Produktionsplänen und -zeitplänen sowie die Zuweisung von Ressourcen, sowohl menschlich als auch materiell, ermöglichen. Produktionsleiter und Aufsichtspersonen können diese Plattformen nutzen, um Einblicke in die Produktionsleistung und -effizienz zu gewinnen, damit sie Strategien und Prozesse anpassen sowie auftretende Probleme angehen können. Die in diesen Plattformen generierten Produktionsdaten und Einblicke können die von Digital Twin-Plattformen angebotenen Maschineneinblicke ergänzen und die umfassendste Überwachung von Fertigungsabläufen und den vielen beteiligten Ressourcen ermöglichen.
IoT-Analysesoftware — Sobald Fabrikausrüstung und andere Vermögenswerte mit intelligenter Technologie ausgestattet sind, kann dies ein beispielloses Maß an Datenerfassung ermöglichen, mit Beobachtungen über Arbeitsprozesse, Umweltbedingungen, Maschinenleistung und mehr. IoT-Analysesoftware hilft, diesen konstanten Datenfluss, sowohl strukturiert als auch unstrukturiert, zu verstehen. Ein Hauptbeispiel für diese Fähigkeiten ist das Ziehen umsetzbarer Erkenntnisse aus Zeitreihendaten, die Benutzern helfen können, zukünftige Ergebnisse eingebetteter Maschinen und ihrer Umgebung vorherzusagen und fundierte Entscheidungen zu treffen, um Bedingungen und Leistung zu optimieren. Die Tools in dieser Kategorie können direkt mit Digital Twin-Plattformen integriert werden, um einen nahtlosen Datenfluss zu schaffen und die genaueste Analyse verteilter Vermögenswerte und Prozesse zu ermöglichen. Bestimmte Plattformen können Funktionen sowohl von IoT-Analysesoftware als auch von Digital Twin-Software bieten.