Vernetzte Produkte erweitern den Digital Thread

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2023-05-15

Digital Thread

PDSVISION unterstützt Produktentwicklungsunternehmen mit dem digitalen roten Faden bei ihrer digitalen Transformation. Der digitale rote Faden oder „Digital Thread“ stellt sicher, dass Menschen auf die Daten zugreifen können, die sie benötigen, um effektiv zu arbeiten und intelligentere Entscheidungen in Echtzeit zu treffen. Der Digital Thread schafft zudem eine geschlossene Verbindung zwischen der physischen und der digitalen Welt, die den gesamten Produktlebenszyklus umspannt – von der Produktentwicklung über die Fertigung bis zum Ende der Nutzung.

Die Geschäftsvorteile des digitalen roten Fadens sind in der Produktentwicklung bekannt und in der Fertigung größtenteils erkannt. Aber allzu oft reißt der Faden an der Laderampe ab. Sobald das Produkt versandt wird, werden die Datenflüsse getrennt, und es gibt nur eine minimale Datenaustauschmöglichkeit mit dem Produkt oder dem Nutzer.

Vernetzte Produkte erweitern den digitalen roten Faden entlang der Wertschöpfungskette und ermöglichen während der gesamten Lebensdauer des Produkts verschiedene Geschäftsvorteile für den Hersteller und den Nutzer.

Produkte verbinden und warum IoTscheitert.

Vernetzte Produkte können die von ihrem Steuersystem, ihren Sensoren und anderen Geräten gesammelten Daten dorthin übertragen, wo sie gespeichert, analysiert und verarbeitet werden können, wobei häufig IoT-Technologien zum Einsatz kommen. Diese Technologien gibt es schon seit mehreren Jahren und sie können viele erfolgreiche Projekte und Anwendungen vorweisen.

Es ist verlockend, ein IoT-Projekt als Technologieprojekt zu betrachten, da es bereits so viele erfolgreiche vernetzte Produkte gibt und der IoT-Technologie-Stack inzwischen vielen bekannt ist.

Wir raten unseren Kunden jedoch dringend davon ab, dieser Versuchung nachzugeben. Das liegt daran, dass wir und unabhängige Forschungsunternehmen (Link zu https://www.whyiotprojectsfail.com/ ), festgestellt haben, dass ein gemeinsamer Faktor für gescheiterte IoT-Projekte darin besteht, dass sie als Technologieprojekte betrachtet wurden, bei denen man davon ausging, dass ein guter Anfang darin bestehen würde, die Produkte zu verbinden, Daten von ihnen zu sammeln und dann zu sehen, was man mit all den erfassten Daten machen könnte. Technisch gesehen sind die meisten dieser Projekte erfolgreich, aber sie kommen selten über die Proof-of-Concept-Phase hinaus. Sie müssen sich auf das Geschäft auswirken und ein Vehikel für die digitale Transformation sein, die sich das Unternehmen erhofft.

Erfolgreiche IoT-Projekte

Um Erfolg zu gewährleisten, empfehlen wir unseren Kunden, die spezifischen Geschäftswerte zu identifizieren, die sie erreichen möchten. (Wir geben weiter unten einige Beispiele für Werte, die erfasst werden sollen.) Nachdem der Grund für das Starten des Projekts zur Vernetzung von Produkten beschrieben und vereinbart wurde, ist es an der Zeit, das Wie und das Was zu erklären. Das bedeutet, das IoT-Projekt sorgfältig zu planen, einschließlich der Hypothese darüber, welche Daten benötigt werden und wie sie verarbeitet und analysiert werden sollen (das Wie). Und schließlich die Identifizierung der Technologien, die für die kurzfristigen und mittelfristigen Ziele geeignet sind (das Was). Diese ersten Schritte könnten durchaus technische Prototypen beinhalten, die entwickelt wurden, um mehr Einblick in die Probleme des Projekts zu gewinnen.

Digital Twins

Wir werden noch einige der geschäftlichen Vorteile erörtern, die sich mit vernetzten Produkten erzielen lassen, doch zunächst möchten wir ein weiteres Konzept vorstellen: den digitalen Zwilling.

Die meisten, um nicht zu sagen alle Industrieprodukte sind Individuen, da sie aus Komponenten verschiedener Chargen zusammengesetzt, geliefert, betrieben, gehandhabt und in verschiedenen Umgebungen mit unterschiedlichen Arbeitsbelastungen und von verschiedenen Benutzern gewartet werden. Daher ist es notwendig, ein digitales Abbild jedes physischen Produkts zu erstellen und aufzubewahren, das ständig mit realen Betriebsdaten aktualisiert wird. Dieses ständig aktualisierte digitale Produktabbild wird als digitaler Zwilling bezeichnet.

Der Detaillierungsgrad und die Komplexität des digitalen Zwillings hängen davon ab, wie der digitale Zwilling verwendet werden soll. Die Komplexität reicht von wenig realitätsgetreuen Darstellungen des Produkts bis hin zu hochdetaillierten, originalgetreuen Modellen. Digitale Zwillinge mit geringem Detaillierungsgrad können in einem frühen Stadium des Konstruktionsprozesses verwendet werden, um Konzepte zu testen und zu optimieren. Im Gegensatz dazu können digitale Zwillinge mit hoher Wiedergabetreue für fortgeschrittenere Anwendungsfälle, einschließlich detaillierter Analysen, verwendet werden.

Wir haben bereits erwähnt, dass Produktdaten aus der Konstruktions- und Fertigungsphase bei den meisten Industrieunternehmen im digitalen Zwilling enthalten sind. Da der digitale Zwilling zumindest einige Daten für einzelne Produkte aus diesen Phasen und immer operative Daten aus der realen Welt enthält, wird deutlich, wie der digitale Zwilling den physischen Zwilling untermauert und sicherstellt, dass der digitale rote Faden den gesamten Produktlebenszyklus umspannt.

Geschäftswerte durch vernetzte Produkte und digitale Zwillinge

Schließlich kommen wir zu dem Abschnitt, in dem wir einige der Werte beschreiben, die durch die Erweiterung des Digital Threads durch vernetzte Produkte und digitale Zwillinge erzielt werden können.

Wenn ein Produkthersteller Produkte vernetzt und den digitalen roten Faden in die Betriebsphase des Produkts ausdehnt, wird ein geschlossener Lebenszyklus ermöglicht, der für den Hersteller und die Produktnutzer geschäftliche Werte liefern kann. Die Geschäftswerte lassen sich wie folgt umreißen:

  • Steigerung der betrieblichen Effizienz
  • Verbesserte Kundenzufriedenheit
  • Beschleunigte F&E-Innovation
  • Vernetzte Geschäftsmodelle

Steigerung der betrieblichen Effizienz

Der Zugang zu Produktinformationen und realen Betriebsdaten steigert die betriebliche Effizienz während des gesamten Lebenszyklus. Produktservice und Produktbetrieb können effizienter durchgeführt werden, da dem Service- und Betriebspersonal die Produktdaten zur richtigen Zeit und am richtigen Ort zur Verfügung stehen.

Für eine Serviceorganisation bedeutet dies den Übergang von einer nicht planbaren, reaktiven Produktwartung zu einer planbaren, zustandsorientierten Wartung und optimierten Serviceeinsätzen, unterstützt durch fortschrittlichere Datenanalysen, vorausschauende Wartung und weiter optimierte Serviceeinsätze. Optimierte Serviceeinsätze können dazu führen, dass innerhalb einer Schicht mehr Serviceaufgaben durchgeführt werden und weniger Zeit für Reisen verschwendet wird.

Für den Produktanwender kann der Zugang zu betrieblichen Produktdaten in eine datengesteuerte Optimierung der Produktleistung und der organisatorischen Leistung umgewandelt werden. Das Ergebnis dieser Optimierungen kann eine Steigerung der Tagesproduktion oder eine höhere Produktionsqualität sein.

Verbesserte Kundenzufriedenheit

Durch die Analyse von Daten aus digitalen Zwillingen können Hersteller den Produktservice und die Wartung optimieren, was zu einer höheren Produktverfügbarkeit, Betriebszeit und Kundenzufriedenheit führt. Dies führt auch zu einem verbesserten Serviceniveau, da die Serviceorganisation proaktiv statt reaktiv vorgehen kann, was die Kundenzufriedenheit erhöht.

Und wir alle wissen, dass zufriedene Kunden zu bleibenden Kunden werden, während Kunden, die immer wieder Probleme mit einem Produkt haben, die Beziehung zum Lieferanten beenden.

Beschleunigte F&E-Innovation

Wenn der digitale rote Faden den gesamten Produktlebenszyklus umfasst, verbindet er das Physische mit dem Digitalen und den Betrieb mit der Technik. Die operativen Daten aus der realen Welt, die den Konstrukteuren zur Verfügung stehen, beschleunigen die Innovation und erhöhen die Produktqualität. Im Folgenden finden Sie drei Beispiele dafür, was Feedback bringt.

Erstens können Hersteller dank digitaler Zwillinge Designs bereits in einem frühen Stadium des Konstruktionsprozesses anhand von Daten aus Prototypen testen und optimieren, was Zeit und Ressourcen spart.

Zweitens erhalten Hersteller durch die Analyse von Daten aus digitalen Zwillingen Einblicke in die Funktionsweise ihres Produkts, wie es sich verhält und wie es von Nutzern in allen Märkten verwendet wird. Auf der Grundlage der Analyse können die Hersteller fundierte Entscheidungen zur Verbesserung der Gesamtleistung des Produkts treffen.

Und drittens ermöglichen digitale Zwillinge den Herstellern die Validierung von Simulationsmodellen, die in einem frühen Stadium des Entwicklungsprozesses erstellt wurden, anhand von tatsächlichen Anwendungsfällen. Das validierte Modell kann dann Produktvorhersagen für vorausschauende Wartungsszenarien treffen.

Vernetzte Unternehmens-Modelle

Der laufende digitale Wandel zeigt sich darin, wie Produkte verkauft und gekauft werden. Das zunehmende Interesse an Product-as-a-Service (PaaS) und ergebnisorientierten Geschäftsmodellen sind zwei Beispiele dafür, wie sich der Trend manifestiert. Die Geschäftswerte, die den Wandel vorantreiben, sind sowohl für den Hersteller als auch für den Produktnutzer sichtbar. Der Hersteller schafft eine wiederkehrende Einnahmequelle über den gesamten Produktlebenszyklus, rückt näher an den Kunden heran und kann das Paket mit margenstarken Mehrwertdiensten ergänzen. Der Produktnutzer vermeidet die anfängliche Produktinvestition und zahlt für das, was Wert schafft – Produktverfügbarkeit und Betriebszeit.

Einblicke in die Produktnutzung, proaktive Wartung und schließlich vorausschauende Wartung, die durch die Analyse der vom digitalen Zwilling zur Verfügung gestellten Daten ermöglicht werden, sind Voraussetzungen für die effiziente Umsetzung dieser vernetzten Geschäftsmodelle.

Ein Meilenstein für Hersteller auf dem Weg zu Product-as-a-Service (PaaS) und ergebnisbasierten Geschäftsmodellen ist es, die Organisation auf einen verstärkten Aftermarket-Vertrieb auszurichten. Hier werden, wie bereits erwähnt, die von den digitalen Zwillingen zur Verfügung gestellten Daten die operative Effizienz von Serviceangeboten vorantreiben. Der digitale Zwilling wird auch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Service-Lifecycle-Management-Lösungen für die benutzerfreundliche oder automatische Bestellung von Ersatzteilen und Verbrauchsmaterialien spielen.

Vernetzte Unternehmens-Modelle

Unsere beiden wichtigsten Technologien und Softwarelösungen für die Verbindung von Produkten und die Erstellung digitaler Zwillinge sind dasProduct Lifecycle Management (PLM) System PTC Windchill, das Produktdaten für den gesamten Lebenszyklus eines Produkts verwaltet, und dieIndustrielle IoT-Plattform PTC Thingworx, die Produkte miteinander verbindet und reale Betriebsdaten verwaltet und analysiert. Lesen Sie mehr darüber unter den beigefügten Links.

Referenzen

Wenn Sie mehr über die Vorteile von digitalen Zwillingen in der Fertigungsindustrie erfahren möchten, lesen Sie die folgenden Ressourcen von PDSVISION und PTC:

In der ReferenzPredictive Maintenance & New IoT Business Models beschreiben wir, wie die Kombination von DIOSNA und PTC ThingWorx Endkunden in die Lage versetzt, zusätzliche Einnahmen durch erhöhte Betriebszeiten zu generieren und Kosten für ungeplante Ausfallzeiten einzusparen. Ein typischer Industriekunde kann mit ~50.000 Euro an Einsparungen und ~280.000 Euro an zusätzlichen Einnahmen rechnen.

In diesem 3-minütigen Videoclip auf YouTube zeigt PTC, wie die zustandsbasierte Überwachungsanwendung PTC ThingWorx während eines Maschinenstillstands proaktiv die Reparatur eines Verteilers plant. Techniker vor Ort verwenden AR-Tools von Vuforia, um das komplexe Serviceverfahren abzuschließen und die Reparatur zu validieren, um eine effiziente Erstbehebung zu gewährleisten.

Fazit

Wir haben erörtert, wie industrielles IoT, vernetzte Produkte und der digitale Zwilling den digitalen Faden untermauern und einen geschlossenen Kreislauf zwischen der physischen und der digitalen Welt schaffen, der den gesamten Produktlebenszyklus umfasst, von der Produktentwicklung und -herstellung bis zum Ende der Lebensdauer des Produkts in der Fabrik oder bei der Nutzung.

Wir haben darauf hingewiesen, wie wichtig es ist, von bestimmten Unternehmenswerten auszugehen und die Technologie zu nutzen, um bestimmte Ziele zu erreichen.

Schließlich haben wir einige der geschäftlichen Werte beschrieben, die die Hersteller dazu veranlassen, digitale Zwillinge einzurichten und den digitalen Faden über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg zu spannen.

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