Automatic Process Control with AI, IoT and Digital Twin
Menschen nehmen wahr, was um sie herum passiert, sie denken über diese Wahrnehmungen nach, kombinieren diese mit früheren Wahrnehmungen, simulieren (vor dem inneren Auge), ziehen Schlussfolgerungen und agieren dann, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
Ein kognitives System zur Kontrolle von Prozessen wird auf ähnliche Weise funktionieren. Obige Abbildung zeigt ein allgemeines Modell zur automatischen Regelung und Steuerung von Prozessen mit Künstlicher Intelligenz (AI), Internet of Things (IoT) und einem integrierten Digital Twin.
Der Einsatz von Cognitive Computing erhöht die Fähigkeiten des digitalen Zwillings. Technologien und Techniken wie Natural Language Processing (NLP), maschinelles Lernen (ML), visuelle Objekterkennung, akustische Analyse und Signalverarbeitung sind nur einige der Merkmale, die traditionelle Ingenieurskenntnisse erweitern.
Durch die Verschmelzung von Welten der künstlichen Intelligenz, des Internets der Dinge und der KI-Datenanalyse ergeben sich viele neue Möglichkeiten.
Eingebettete Echtzeit Digital Twins und Simulatoren
Digitale Zwillinge sind virtuelle Abbilder, die als digitales Echtzeit-Äquivalent zu physischen Geräten, Objekten, Prozessen oder Systemen fungieren. Mithilfe dieser Technologie können Ingenieure Simulationen ausführen, bevor physisch gebaut wird. IoT-Stimulationsmodelle und Cloud-basierte Anwendungen treiben das Konzept des digitalen Zwillings in naher Zukunft voran.
Digitale Zwillinge dienen als virtuelle Nachbildung dessen, was tatsächlich im laufenden Prozess passiert, und das nahezu in Echtzeit. Tausende von Sensoren, die über den gesamten physischen Prozess verteilt sind, erfassen konstant Daten. Sie verwenden Echtzeitdaten, um realistische Simulationen zu erstellen, mit denen Produkte, Anlagen und Prozesse verfolgt, getestet und Verbesserungen geplant werden können.
Die IoT-Sensoren sammeln Daten und übertragen sie an den digitalen Zwilling. Diese Kommunikation ermöglicht eine verbesserte Anlagenleistung für bessere Ergebnisse. Die Bereitstellung vieler kritischer Erkenntnisse mithilfe von Analysen ist ein weiterer Faktor, der den digitalen Zwilling zu einer beliebten Technologie in der Fertigungsindustrie macht. Diese Technologie hat es ermöglicht, unerwartete Ausfallzeiten zu vermeiden und die Anlagenleistung mit Informationen zu verbessern, die von IoT-Sensoren empfangen werden.
Digital Twins für Logistik und Produktion
Digital Twins für Logistik und Produktion und die Simulation betrieblicher Abläufe in Produktion und Logistik zur Optimierung automatisierter Fertigungs-, Lager- und Transportprozesse sind heutzutage erste Wahl. Zum Einsatz kommen modernste Technologien, allen voran Augmented- und Virtual-Reality-Lösungen. Mit Algorithmen der künstlichen Intelligenz können die virtuellen Prozessdaten der Simulation zur automatisierten Planung und Steuerung von Fertigung und Materialfluss verwendet werden.
Als Beispiel eines gelungenen Forschungsprojektes wird das Projekt TwInTraSys beschrieben. Ziel des Forschungsprojektes ist die Konzeption und Umsetzung „Digitale(r) Zwillinge zur dynamischen Simulation für die Planung und Steuerung innerbetrieblicher Transportsysteme im Rahmen der digitalen Fabrik“.
Das Projekt TwInTraSys soll einen digitalen Zwilling in der Produktion erproben
Innerbetriebliche Transportsysteme sind ein wesentlicher Bestandteil der Intralogistik. Aufgrund unterschiedlicher alternativer Transportmittel und -wege sowie einer Vielzahl an Wechselwirkungen mit vor- und nachgelagerten Prozessen, wie z. B. Lager-, Kommissionier- und Produktionsprozessen, ist die Planung und Steuerung dieser Systeme von einer hohen Komplexität und Dynamik geprägt.
Vor diesem Hintergrund haben sich die Unternehmen Flexus AG, HiPP GmbH & Co. Vertrieb KG, MANN+HUMMEL GmbH, SimPlan AG sowie die Hochschule Landshut und Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg für ein Forschungsprojekt zusammengeschlossen. Ziel des Forschungsprojektes ist die Konzeption und Umsetzung „Digitale(r) Zwillinge zur dynamischen Simulation für die Planung und Steuerung innerbetrieblicher Transportsysteme im Rahmen der digitalen Fabrik“ (TwInTraSys).
Die zu erforschenden Digitalen Zwillinge sollen das Systemverhalten realer innerbetrieblicher Transportsysteme widerspiegeln und eine vorausschauende Untersuchung unterschiedlicher Systemkonfigurationen und eine automatisierte Bewertung von Handlungsalternativen ermöglichen. Hierzu kann beispielsweise die Verteilung der Ressourcen wie Flurförderzeuge und Mitarbeiter auf die einzelnen Bereiche des Logistiksystems zählen. Neben der Personaleinsatzplanung können auch Steuerungsparameter in einem Transportleitsystem angepasst oder taktische Fragestellungen, wie die Anschaffung neuer Transportmittel, untersucht werden. Dabei muss die Auswirkung der Entscheidung auf das gesamte Transportsystem berücksichtigt und eine Handlungsalternative identifiziert werden, welche die Anforderungen bestmöglich erfüllt.
Bis zum Projektabschluss im August 2024 soll der Digitale Zwilling bei den Industriepartnern HiPP GmbH & Co. Vertrieb KG sowie MANN+HUMMEL GmbH erprobt und validiert werden. Vorab werden die Ansätze in der Lern- und Musterfabrik des Technologiezentrums Produktions- und Logistiksysteme (TZ PULS) in Dingolfing sowie im Labor Robotik an der OTH Regensburg implementiert. Die Erforschung des Digitalen Zwillings wird zudem durch zwei weitere Projektpartner begleitet: Flexus AG, die ihre Erfahrung in der Entwicklung von Transportleitsystemen einbringt; SimPlan AG, die bei der Entwicklung der Simulationsfunktionen unterstützt.
Das Projekt TwInTraSys wird durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie gefördert.
Quelle: SimPlan AG, 21. November 2021
Simulations-Software für Logistik und Produktion
Die sechs vom Innovators-Guide im Folgenden vorgestellten Unternehmen DUALIS, Leogistics, SDZ GmbH, Tarakos GmbH, SimPlan AG und Visual Components sind im deutschsprachigen Raum aktiv. Die Unternehmen entwickeln Software zur Simulation für Logistik und Produktion und bieten Beratung beim Einsatz an. Ferner führen sie als Dienstleistung komplette Simulationsstudien im Auftrag durch.
Die Softwaretools Simula8, FlexSim, Simio, CreateASoft, UrsaLeo und Lanner aus dem angelsächsischen Raum werden ergänzend vorgestellt.
Die Firmen SIEMENS und ABB sowie das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML, Dortmund) bieten ebenso Software und umfangreiche Dienstleistungen zur optimalen Gestaltung von Logistik und Produktion an.
DUALIS
Wir sind spezialisiert auf die Entwicklung von Software und Dienstleitungen zur Simulation, Planung und Optimierung von Produktion und Fertigungslinien. Die Industrie 4.0-konformen Lösungen unterstützen Unternehmen dabei, smarte Fabriken effizient zu betreiben und eine hohe Planungs- und Investitionssicherheit sowie permanente Kostenoptimierung zu erzielen.
Webseite:
https://www.dualis-it.de/
Leogistics
Mit unseren Ideen und Softwareangeboten verändern wir die Welt des Transportmanagements sowie der Werks-, Bahn- und Lagerlogistik. Auf unserem Weg verlassen wir ausgetretene Standardpfade, wo immer es nötig ist und definieren gemeinsam mit unseren Kunden deren Supply Chain Operations von Anfang bis Ende neu. Mit der Geschäftsprozess- und Anwendungsberatung im SAP-Umfeld einerseits und myleo/dsc, unserer Cloud-Plattform für die Werks- und Transportlogistik andererseits, gestalten wir die Zukunft der Logistik schon heute. Dabei greifen wir auf modernste Technologien wie IoT, KI und Machine Learning zurück.
Webseite:
https://leogistics.com/
SDZ GmbH
Wir unterstützen dazu Ihre Planungsvorhaben durch den Einsatz der Simulation. Mit unseren digitalen Abbildungen von Produktion und Logistik machen wir Engpässe und Ineffizienzen innerhalb Ihrer Betriebsabläufe transparent. Wir ermitteln die Ursachen für identifizierte Leistungsverluste und zeigen Ansatzpunkte für die Optimierung der Planung von Prozessen und technischen Systemkomponenten auf. Dazu analysieren wir auch, wie sich diese Planung bei zukünftigen Anforderungen bewährt.
Webseite:
https://www.sdz.de/
SimPlan
Zu unseren Dienstleistungen gehören Prozessanalyse und -beratung sowie Materialfluss- und Logistiksimulation. Mit der Simulation lassen sich komplexe Produktions- und Logistikprozesse modellieren, anschaulich darstellen und effektiv analysieren. Es ermöglicht genaue und schnelle Prognosen zur Bedienbarkeit sowie realistische Vorhersagen über Produktivität und Effizienz dieser Prozesse. So können bereits in der Planungsphase Prozessalternativen verglichen, bewertet und optimiert werden. Die Prozesse können unter beliebigen Bedingungen und Parametern getestet werden. Dies sichert die Flexibilität und damit die Zukunftsfähigkeit des Unternehmens.
Darüber hinaus unterstützt SimPlan als neutraler Distributor von Simulations- und Animationssoftware bei der Auswahl der am besten geeigneten Softwaretools für Ihre Projekte, bietet Schulungen an und unterstützt Sie bei der Einführung der Software in Ihrem Unternehmen.
Webseite:
https://www.simplan.de/
Tarakos GmbH
Wenn im Mittelstand Produktions- und Logistikbereiche optimiert werden, muss dies schnell und ohne Produktivitätseinbussen ablaufen. Dafür hat Tarakos den taraVRbuilder entwickelt, eine VR-Software für 3D-Visualisierung und Simulation der Intralogistik. Durch Mitwirkung in Forschungsprojekten und die eigene Entwicklung hat Tarakos eine offene Standarddrehscheibe geschaffen, die bei hinterlegten CAD-Mappingregeln mit wenig Aufwand hohen Nutzen erschliesst.
Webseite:
https://www.tarakos.de/
Visual Components
Visual Components ist ein führender Entwickler von Software und Lösungen für die 3D-Fertigungssimulation. Wir bieten Herstellern, Maschinenbauern und Systemintegratoren eine einfache, schnelle und kostengünstige Plattform, um Produktionslösungen zu konzipieren, zu optimieren und zu visualisieren. Hunderte von Unternehmen weltweit vertrauen auf Visual Components-Software, um kritische Planungs- und Entscheidungsprozesse in den Bereichen Fabrikplanung, virtuelle Inbetriebnahme, Produktionsplanung, Offline-Programmierung und mehr zu unterstützen.
Visual Components hat seinen Hauptsitz in Espoo, Finnland, und hat Tochtergesellschaften in den USA und Deutschland sowie ein globales Netzwerk von Partnern und Wiederverkäufern.
Webseite:
https://www.visualcomponents.com/
Angelsächsische Softwaretools zur Logistik und Produktion
Die Softwaretools Simula8, FlexSim, Simio, CreateASoft und Lanner aus dem angelsächsischen Raum werden ergänzend vorgestellt.
Simula8
For more than 20 years, SIMUL8 simulation software has been used by the world’s leading organizations to improve processes, increase efficiency and reduce costs. A combination of powerful features, speed and ease of use has made our software the choice for new users and experts across a wide range of industries. SIMUL8 offers a unique, evidence-based approach to decision making – by using a virtual representation to test the impact of business changes, you can find the best approach before implementation. From strategic to operational, simple to complex, our customers have used simulation to overcome diverse business challenges, including: – Determining the impact of process changes – Planning and validating new processes – Assessing return, before any investment – Identifying problems with complex processes – Understanding the effect of variability or uncertainty – Building buy-in for changes Visit www.SIMUL8.com to learn how simulation could help your business or contact any of our team for more information.
Website:
https://www.simul8.com/
FlexSim
FlexSim Software Products provides the best in 3D simulation software. We are on the cutting edge of process simulation technology, continually developing and progressing to outpace the competition. FlexSim can help optimize and improve any business process. We have a dynamic solution for any scenario, whether you’re looking for answers in healthcare, manufacturing, material handling, supply chain or logistics. Try one of our products for free today, and see how simulation modeling and analysis can help your business.
Website:
https://www.flexsim.com/
Simio
Simio LLC is a privately held company that is dedicated to delivering leading edge solutions for the design, emulation, and scheduling of complex systems.
Simio LLC was founded in 2005 by a highly experienced team. Founder and CEO of Simio LLC, C. Dennis Pegden, Ph.D., has over three decades experience in simulation and scheduling and has been widely recognized as an industry leader. He led in the development of SLAM (marketed by Pritsker and Associates) and then founded Systems Modeling Corporation. Dennis led the creation of the market-leading simulation products SIMAN® and Arena®, as well as, the finite capacity scheduling product Tempo.
Now Simio is a market leading, 4th generation simulation product with patents for flexible object design and scheduling risk analysis. Simio object design eliminates text based coding for building models and planners can predict the risk in their detailed production schedules. Simio’s unified model works for both facility design and managing daily operations. Additional company information may be found at www.simio.com.
Website:
https://www.simio.com/
CreateASoft
CreateASoft, Inc. provides dynamic process improvement solutions, leading edge predictive technology, and end-to-end support to a variety of process based operations dedicated to improving operational efficiency and responsiveness. Empowering over 3600 worldwide clients to achieve sustainable competitive advantage; CreateASoft, Inc. celebrates more than 20 years of delivering leading edge, scalable business intelligence developed and supported in the United Stated. Our patented solutions deliver an integrated toolset driving the improvement process from data collection to current state mapping, all the way to an interactive 2D or 3D future state model. All, while providing the necessary analysis and reporting tools needed to support continuous operational improvement.
Website
https://www.createasoft.com/
Lanner
Lanner are experts at capturing your business processs and making them work to deliver your business strategy through advanced analytical techniques. For over 20 years Lanner’s customers have been developing predictive digital twins and using simulation technology to solve their complex business challenges and benefit from foresight of their decision outcomes. We can help you to gain insight into your business, make better planning decisions and become more adaptable to today’s rapidly shifting business landscape. We developed the industry-leading predictive simulation software WITNESS and our expert modeling consultant team have vast experience delivering industry-specific predictive simulation assets for companies facing complex, dynamic business questions. Lanner’s predictive simulation technology has delivered decision support assets to over 3,000 companies across the globe. We have offices in Europe and the USA, and our global network of partners and resellers help us to provide an agile response worldwide. Lanner are leading members for the global BPSim standards group for the Business Process Modelling and Analysis industry worldwide and we are proud to support our wide group of academic partners who are educating the next generation of business leaders in this technology.
Website:
https://www.lanner.com/
UrsaLeo
UrsaLeo offers an immersive 3D platform that combines digital twin technology with realtime and historical data from IoT streams, document management, maintenance, and other enterprise systems.
The 3D platform delivers a holistic view of the assets & facilities so one manage everything from anywhere, anytime.
Website
https://ursaleo.com/