08.07.2020

Herausforderung Digitaler Zwilling

zurück

Digitaler Zwilling - Bestandteil des HF-Studiums an der hftm

Digitale Zwillinge haben viele Gesichter. Sie können digitale Abbilder von realen Produkten, Produktionsanlagen und Prozessen sein und werden in nahezu jedem Fachgebiet eingesetzt. Im Bereich Maschinenbau reicht das Spektrum vom einfachen 3D-Modell eines Werkstücks bis hin zur komplexen Digitalen Erfassung aller Phasen des gesamten Produktelebenszyklus. Oft durchläuft das physische Produkt parallel zum Digitalen Zwilling die Phasen Entwicklung, Herstellung und Betrieb. Auch kann der „Digital Twin“ in der Optimierung und Weiterentwicklung von Prozessen und Produkten Zeit und Kosten sparen.  

Digitale Zwillinge machen es möglich, unzählige miteinander zusammenhängende Parameter zu vernetzen, wobei die Schnittstellen eine der grossen Herausforderungen darstellen. Der Aufwand für die Synchronisierung von Realität und dem Digitalem Zwilling über den gesamten Lebenszyklus hinweg ist komplex und aufwändig, kann aber viele Vorteile mit sich bringen, so zum Beispiel grössere Produktesicherheit, lückenlose Rückverfolgbarkeit, Zeit- und Kosteneinsparung. Konkret ermöglichen Digitale Zwillinge…

  • eine frühzeitige Fehlerbehebung in der digitalen Planungs- und Entwicklungsphase, das sorgt für eine reibungslosere Umsetzungsphase.   
  • können Prozesse ohne Risiko digital animieren, testen und optimieren.
  • machen eine virtuelle Automatisierungssimulation möglich und vermeiden spätere Produktionsfehler.
  • sorgen für grössere Sicherheit durch die lückenlose Nachverfolgbarkeit aller Projektphasen und Projektdaten.
  • vereinfachen die Optimierung und Wiederverwendung bereits erfassten Daten und Erkenntnisse, das spart Zeit und Geld.  
  • machen es möglich, dass Maschinen für Anpassungen und Tests nicht ausser Betrieb genommen werden müssen.
  • schaffen einen ortsunabhängigen Datenzugriff für alle Projektteilnehmer

Entscheidend ist eine leistungsfähige Software, die es auch Anwendern ohne tiefe Informatikkenntnisse möglich macht, alle relevanten Daten zu erfassen, zu vernetzen und zu aktualisieren. Die hftm arbeitet mit der Kollaborationsplattform Teamcenter, entwickelt von Siemens. Diese Plattform ermöglicht auch die interdisziplinäre und ortsunabhängige Arbeit an Projekten und kann das digitale Abbild aller Phasen des Produktlebenszyklus verwalten.

Bei Änderungen von Daten und Parametern im Digitalen Zwilling werden alle von der Änderung betroffenen Parameter automatisch mit den neuen Daten abgeglichen und adaptiert. Digitale Zwillinge bergen grosse Chancen, sind aber auch eine Herausforderung. Die Anforderung an die Kommunikation der Systeme - besonders an den Schnittstellen - ist komplex. 

Digital Twins an der hftm

Digitale Zwillinge gewinnen immer mehr an Bedeutung, auch in der Forschung. Die hftm hat sich auf die Fahne geschrieben, technologisch immer einen Schritt weiter zu sein, als die Industrie. Sie fokussiert nicht auf die Entwicklung, sondern auf die Anwendung der neuesten bestehenden Technologien. Das verschafft der hftm eine Vorreiterrolle. Sie ist die einzige Ausbildungsstätte in der Schweiz, die Digitale Zwillinge sowohl im Zwilling wie auch in der Realität herstellen kann und das sogar inhouse. Die Studenten arbeiten mit moderner Software und in gut ausgerüsteten Laboranlagen.

Die Zwillinge kennenlernen

Im Vollzeitstudium Maschinenbau in Biel machen alle Studierenden einen Lernprozess, der sich an den Abläufen in Industrie und Wirtschaft orientiert. Alle Phasen eines Produktelebenszyklus von ersten Idee bis zum Bau in der Werkstatt werden durchlaufen. Bei der Planung und Konstruktion eines Motors oder beim Erfinden eines per Handy steuerbaren Fahrzeugs erarbeiten die Studierenden jede Phase des Produktlebenszyklus, digital und real, jeder Schritt wird parallel dazu mit der jeweils benötigten Theorie gestützt.

Studieren mit Realitätsbezug

Die Diplomarbeiten sind zum grossen Teil reelle Industrieprojekte, das steigert die Motivation und macht die Ausbildung sehr effizient. Ganz besonders im Bereich Prozesserfahrung und Produktionsabläufe haben die Abgänger*innen der hftm so einen grossen praktischen Erfahrungsschatz. Die Diplomarbeiten bestreiten Student*innen aus den Bereichen Systemtechnik und Maschinenbau gemeinsam. So können sie ihr Wissen aus ihren Schwerpunktkursen einbringen und voneinander profitieren.   

Die hftm bildet keine DZ-Spezialisten aus. Sie gibt aber einen praxisorientierten Einblick in alle Bereiche der Arbeit mit dem Thema und baut Berührungsängste ab. Das ist die beste Vorbereitung auf den Berufsalltag – (potenzielle) Arbeitgeber*innen bestätigen das.    

Längst ist die digitale Abbildung und Rückverfolgbarkeit aller Produkte und Prozesse in vielen Branchen Standard. Ich bin überzeugt davon, dass sich diese Entwicklung in den meisten Bereichen der Wirtschaft und Industrie durchsetzen wird. Einige der Student*innen sind am Anfang der Ausbildung skeptisch, manche gar ängstlich, was die Komplexität des Themas „Digitale Zwillinge“ angeht. Während der praktischen Arbeit und den Kursen zum Thema realisieren sie aber mehr und mehr, wie wertvoll ihr Wissen auf dem Arbeitsmarkt ist und dass sich die Anstrengung lohnt.“

Daniel Rutz

Daniel Rutz

Fachbereichsleiter Maschinenbau Vollzeitstudiengänge

Maschinenbau-Studiengänge

Maschinenbau HF | Schwerpunkt: Konstruktionstechnik

Berufsbegleitend
Als Konstruktions-Experte optimieren Sie herstell- und marktgerechte Produkte und beherrschen die CAx Verfahren.
Startdatum
Dauer
3 Jahre
Investition
CHF 1'175 / Quartal
Freie Plätze

Maschinenbau HF | Schwerpunkt: Produktionstechnik

Berufsbegleitend
Sie gestalten und optimieren als Fertigungsexperte exzellente Produktionsprozesse und beherrschen die CAx Verfahren.
Startdatum
Dauer
3 Jahre
Investition
CHF 1'175 / Quartal
Freie Plätze

Maschinenbau HF | Schwerpunkt: Konstruktionstechnik

Vollzeit
Als Konstruktions-Experte entwickeln und optimieren Sie herstell- & marktgerechte Produkte und beherrschen die CAx Verfahren.
Startdatum
Dauer
2 Jahre
Investition
CHF 1'000 / Quartal (exkl. Manchester)
Freie Plätze

Maschinenbau HF | Schwerpunkt: Produktionstechnik

Vollzeit
Sie gestalten und optimieren als Fertigungsexperte exzellente Produktionsprozesse und beherrschen die CAx Verfahren.
Startdatum
Dauer
2 Jahre
Investition
CHF 1'000 / Quartal (exkl. Manchester)
Freie Plätze