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Labore integrieren mit digitalen Zwillingen und digitalen roten Fäden
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Labore integrieren mit digitalen Zwillingen und digitalen roten Fäden

„Die Digitalisierung ist der dominierende Trend in der Branche. Wer sich diesem Trend entzieht, verpasst den Anschluss”, sagt Arjen van Barneveld. Er ist bei Siemens für die Fertigungssteuerungssoftware in den Benelux-Ländern verantwortlich. Warum ist dieser Industrietrend so wichtig für Labore? „Weil das Labor innerhalb der Intelligenten Industrie ein wesentliches Bindeglied zwischen der physischen Realität und ihrer digitalen Darstellung ist“.

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EXPERTENANSICHT EXPERTENANSICHT Arjen van Barneveld, Portfolioentwicklungsmanager Fertigungssteuerung bei Siemens Digital Industries Software „Labore integrieren mit digitalen Zwillingen und digitalen roten Fäden“ „Die Digitalisierung ist der dominierende Trend in der Branche. Wer sich diesem Trend entzieht, verpasst den Anschluss”, sagt Arjen van Barneveld. Er ist bei Siemens für die Fertigungssteuerungssoftware in den Benelux-Ländern verantwortlich. Warum ist dieser Industrietrend so wichtig für Labore? „Weil das Labor innerhalb der Intelligenten Industrie ein wesentliches Bindeglied zwischen der physischen Realität und ihrer digitalen Darstellung ist“. Leendert van der Ent | Fotografie: Marco Vellinga „Zwei wichtige Aspekte der Digitalisierung innerhalb der Intelligenten Industrie sind der digitale rote Faden und der digitale Zwilling”, sagt van Barneveld. Der Erste ist der rote Faden der digitalen Informationen, der mit einem Produkt durch die Produktionskette wandert. Digitale Informationen werden in jeder Phase der Herstellung von Teilen, Komponenten und Endprodukten hinzugefügt. Diese Informationen betreffen z.B. die Qualität und Herkunft der Rohstoffe und die Produktionsbe- dingungen. „Verantwortungsbewusste Kunden und Kundinnen verlangen nachweisbare Qualität, einschließlich vollständiger Rückverfolgbarkeit. Außerdem werden immer mehr persona- lisierte Produkte und Verpackungen gewünscht. Willst du nur grüne M&Ms? Das ist heutzutage möglich”, sagt van Barneveld. Dann gibt es noch den digitalen Zwilling. Dies ist das digitale Spiegelbild eines physischen Produkts oder einer physischen Produktionsstätte. Innovationen werden zunächst in einem digi- talen Zwilling getestet, sodass nur die virtuelle Produktionslinie zum Stillstand kommt, wenn die Innovation anders ausfällt als gewünscht, und nicht die eigentliche Produktionslinie. Die Infor- mationen aus dem digitalen roten Faden sind mit dem digitalen Zwilling eng verbunden. Ketten Warum ist dies für Labore relevant? Van Barneveld: „Es zeigt, dass Labore über ihr LIMS hinaus auf eine Plattform schauen „Das Ziel ist eine kontinuierliche Abfolge von geschlossenen Kreisläufen“ 5 LABinsights | Oktober 2019 Oktober 2019 | LABinsights 6 EXPERTENANSICHT müssen, auf der alle digitalen Informationsflüsse zusammenlau- fen können. Labore werden zu einem integralen Bestandteil der gesamten Produktions- und Informationskette. Die Entwicklung eines Produktes, die Wahl seiner Qualität, die Gewährleistung dieser Qualität bei der Abnahme und die Verarbeitung erfolgen im Labor. Bei all diesen Aspekten geht ein Datenfluss zwischen Labor und Produktion hin und her. Das Labor wird sowohl durch den digitalen roten Faden als auch durch die digitalen Zwillinge integriert. Stellt das Labor Abweichungen fest, dann hat das Auswirkungen auf den Produktionsprozess, auf Lieferanten und Abnehmer.“ Wer mit dieser Digitalisierung nicht mithalte, der scheide irgend- wann aus, meint van Barneveld. „Ein aktuelles Beispiel: Wenn Produkte in den USA nicht mit dem intelligenten Lautsprecher Alexa von Amazon funktionieren, schaffen sie es gar nicht in die Regale der Geschäfte. Dies bedeutet auch, dass die Hersteller alle lokalen Vorschriften und Anforderungen in allen Teilen der Welt, in denen sie dieses Produkt verkaufen, berücksichtigen müssen. Dies führt zu einer enormen Verschiedenheit bei Rezep- turen und Produkten, die digital gesteuert werden müssen. „Der Austausch von Herkunftsinformationen kann über die Blockkettentechnologie erfolgen“ Van Barneveld: „Für jedes Produkt muss es einen Kreislaufgrund- satz für die Entwicklungspläne, die Simulation der Produktion (digitale Zwillinge) und für die tatsächliche Produktion (mit digi- talem roten Faden) geben. Alle Stadien sind über Datenströme verbunden; vom Pflücken der Orange bis zum Text der Lebens- mittelampel auf der Orangensaftverpackung im Geschäft. Oder von der Weide zum QR-Code, durch den chinesische Verbrau- cher und Verbraucherinnen die Kuh sehen können, von der die Milch für das Milchpulvers kommt. Die Herausforderung besteht darin, dank der Bemühungen des Labors eine integrierte Qualität- sprüfung über die gesamte Wertschöpfungskette zu erreichen“. Neuer Spiegel Diese Entwicklung macht die Labore für ein Unternehmen immer wichtiger. Simulationen erfordern immer Messungen, weiß van Barneveld. „Individuelle Analysefragen verschwinden. Die Pro- duktentwicklung, die Produktionsentwicklung und die Überwa- chung der eigentlichen Produktion erfolgen in virtuellen Schritten, die auch das Labor durchlaufen. Es gibt eine ständige Interaktion zwischen Informationen in einem virtuellen System und deren Umsetzung in die physische Realität von Produkt, Verpackung und Produktion.“ Ist Ihnen das nicht konkret genug? Es ist z.B. die tägliche Praxis in einem Formel-1-Team wie Red Bull Racing. Messungen der Aerodynamik eines Spiegels führen zu einem neuen Design. Dies wird im digitalen Zwilling dieses Spiegels getestet, dann produ- ziert und am Auto getestet, woraufhin die Messdaten den digi- talen Zwilling wieder erweitern. „Das Ziel“, sagt van Barneveld, „ist eine kontinuierliche Abfolge von geschlossenen Kreisläufen zur Verbesserung. Die Ergebnisse von Labormessungen haben direkten Einfluss auf die Verbesserung von Produkten, Verpack- ungen und Produktionstechnik“. Völlige Integration Es braucht viel ICT, um das zu erreichen. Van Barneveld: „Der Austausch von Herkunftsinformationen zwischen Lieferanten kann über die Blockkettentechnologie erfolgen. Ein Großteil der Daten wird in der Cloud gespeichert werden; Unternehmen können eine Plattform des Internets der Dinge für Messungen nutzen. Wer sein LIMS im Griff hat, kann steuern, wer was im Labor macht, wann welche Proben analysiert werden und wie oft dies geschieht. Das moderne LIMS überschreitet nun diese Grenzen. Es muss vollständig in das Fertigungssystem (engl.: Manufacturing Execution System) und das Warenwirtschafts- system (engl.: Enterprise Resource Planning System) integriert werden. Ist etwas sicher? Entspricht es den Regeln? Sind die Lieferanten qualifiziert? Entspricht das Produkt den vordefinierten Anforderungen? Alle Informationen, der gesamte digitale rote Faden von Formulierung, Spezifikation und Qualitätskontrolle, müssen auf einer Plattform zusammengeführt werden.“ Siemens Digital Industries 7 LABinsights | Oktober 2019 Siemens Digital Industries ist Weltmarktführer in der industriellen Automatisierung und Digitalisierung. Sie- mens Opcenter ist ein ganzheitliches Fertigungssteu- erungssystem. Das LIMS Simatic IT Unilab lässt sich problemlos in die anderen Komponenten des Ferti- gungsmanagementssystems integrieren. Das Cloud-ba- sierte, offene Betriebssystem für das Internet der Dinge von Siemens heißt MindSphere. Es ermöglicht Unterne- hmen, ihre Produkte, Anlagen, Systeme und Maschinen miteinander zu verbinden und die erzeugten Daten über das Internet der Dinge zur gezielten Optimierung zu analysieren.
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