Um das Potenzial des digitalen Zwillings (DZ) auszuschöpfen, müssen die in der Industrie eingesetzten Produkte (Assets) mit einem DZ ausgestattet werden, der sie über ihren Lebenszyklus begleitet. Der digitale Zwilling wirkt dabei wie eine Art Facebook des Assets, das die Historie des Engineerings und der Nutzung mitführt und als Status den aktuellen Zustand präsentiert. Die Herausforderung liegt hier in einer Infrastruktur, die den DZ beim Hersteller aufnimmt und über die Verwendungskette vom Maschinenbauer bis zum Betreiber dokumentiert – transparent, unveränderlich, durch den jeweiligen Besitzer administrierbar und abgesichert. Die Blockchain-Technologie erweist sich dazu als eine Option, die im Projekt ‚Technische Infrastruktur für Digitale Zwillinge (it’s OWL TeDZ)‘ des Spitzenclusters it’s OWL erprobt wird. Zu den Assets gehören alle werthaltigen Objekte wie Hardware, Software und Services. Die Definition des Assets schließt ebenfalls Dienstleistungen, die Mensch-Maschine-Interaktion sowie Prozessketten mit ein.
Prozesse und Betriebsmittel automatisieren
Der im Projekt erdachte digitale Zwilling unterscheidet zwischen Typen und Instanzen. Ein Typ-DZ entsteht während der Entwicklung eines Assets. Er bildet die Schablone für die Fertigung des Assets und steht dem Anwender wie eine Produktdokumentation etwa im Rahmen des Engineerings zur Verfügung. Der Instanz-DZ wird während der Produktion generiert und basiert auf dem Typ-DZ, der durch Fertigungsdaten – beispielsweise der Seriennummer oder dem Produktionsstandort – ergänzt ist. Folglich gehört der Instanz-DZ eindeutig zu einem bestimmten Produkt. Die Erzeugung und Nutzung von digitalen Zwillingen lässt sich nur durch eine möglichst nahtlose Automation von Prozessen und eingesetzten Betriebsmitteln wirtschaftlich realisieren. Allein die hohe Anzahl an bereitgestellten Produkten sowie die Menge an verknüpften Informationen erlauben aktuell in den meisten Fällen keine andere Vorgehensweise.
Basis für die Automatisierung
Um dieses Maß an Automatisierung zu erreichen, muss die Infrastruktur eines Unternehmens den Informationsfluss für den DZ und die Identifikation gestatten, Produktiv- und Fertigungsprozesse integrieren sowie den DZ anwenderspezifisch und sicher bereitstellen können. Veranschaulichen lässt sich das Szenario an der Instanz sowie ihrem digitalen Zwilling. Die Instanz des Produkts liegt jeweils beim Eigner des Assets. So kann der Lebenszyklus vollständig über die verschiedenen Besitzer – Hersteller, Maschinenbauer und Betreiber – dargestellt werden. Daraus resultieren unterschiedliche Anforderungen an die Infrastruktur für DZ, die die datenzuliefernden und -aufnehmenden Systeme der Industrie – etwa ERP (Enterprise Resource Planning), PIM (Product Information Management), MES (Manufacturing Execution System), CRM (Customer Relationship Management) oder ALM/PLM (Application/Product Lifecycle Management) – mit einbinden muss.
Eigentumsverhältnisse sicher abbilden
Das Beispiel des Instanz-DZ illustriert, dass sich die Besitzverhältnisse im Lebenszyklus an verschiedenen Übergängen ändern, die oft mit spezifischen Risiken verbunden sind. Dahinter steht der allgemeine Use Case, dass der bisherige Eigentümer – beispielsweise der Hersteller – seinen Besitz an einem digitalen Zwilling an einen neuen Eigentümer – etwa einen Maschinenbauer – überträgt. Da der digitale Zwilling als ein werthaltiges digitales Objekt zu verstehen ist, wird genau wie in der physikalischen Welt ein Konzept zur sicheren Abbildung der Eigentumsverhältnisse benötigt. Dazu zählt, dass sich der Besitz als exklusive Zuordnung eines digitalen Objekts zu einer Organisationseinheit erweist. Generell lässt sich von einer Registratur sprechen, in der die Eigentumsverhältnisse aufgelistet sind. Beachtet werden muss, dass ein Asset zu einem Zeitpunkt lediglich einen Eigentümer haben kann, während sich einer Organisationseinheit mehrere Assets zuordnen lassen. Als Beispiel für eine Registratur in der physikalischen Welt sei ein Telefonbuch genannt, das Telefonnummern als Asset-ID eindeutig einer Organisation – also dem Namen des Teilnehmers, der zu dieser Telefonnummer gehört – zuweist. Das nachfolgende Szenario umfasst jedoch keine rechtliche Einordnung. Darüber hinaus sind die Eigentumsverhältnisse am DZ nicht zwangsläufig identisch mit denen am physischen Objekt.