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Digitale Zwillinge, Simulation und Offline-Programmierung helfen Unternehmen dabei, Produktionssysteme bereits vor ihrer Umsetzung virtuell zu entwickeln, zu testen und zu optimieren. In diesem FAQ beantworten wir die wichtigsten Fragen rund um digitale Zwillinge, Simulation und moderne Engineering-Prozesse in der Fertigung.
Ein digitaler Zwilling (Digital Twin) ist die virtuelle Darstellung eines realen Systems – beispielsweise einer Roboterzelle, einer Maschine, einer Produktionslinie oder sogar einer gesamten Fabrik.
Im Gegensatz zu einem reinen 3D-Modell ermöglicht ein digitaler Zwilling die Simulation, Analyse und Optimierung von Prozessen in einer virtuellen Umgebung. Unternehmen können dadurch Produktionssysteme bereits vor ihrer Umsetzung testen, validieren und verbessern.
Produktionssysteme werden zunehmend komplexer. Roboter, autonome mobile Roboter (AMRs), AGVs, Software, Steuerungen und Materialflüsse müssen immer enger zusammenspielen.
Digitale Zwillinge helfen Unternehmen dabei,
Analysten erwarten deshalb ein starkes Wachstum des Marktes für Digital-Twin-Technologien in den kommenden Jahren.
Wie KUKA Group CEO Christoph Schell betont: „Simulation ist nicht länger ein optionales Engineering-Werkzeug – sie ist eine strategische Fähigkeit.“ Simulation und digitale Zwillinge helfen Unternehmen dabei, Komplexität zu beherrschen und Produktionssysteme über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg besser zu planen und zu optimieren.
Ein digitaler Zwilling für Robotersysteme bildet die reale Roboterzelle inklusive Roboter, Werkstücken, Greifern, Vorrichtungen und Prozesslogik virtuell ab.
Dadurch können Unternehmen:
Noch bevor der reale Roboter programmiert oder installiert wird.
Eine Simulation bildet einen Prozess oder ein System virtuell ab und ermöglicht das Testen verschiedener Szenarien.
Ein digitaler Zwilling geht einen Schritt weiter. Er schafft eine Verbindung zwischen physischer und digitaler Welt und ermöglicht die kontinuierliche Analyse und Optimierung realer Produktionssysteme.
Kurz gesagt:
Einige Unternehmen modernisieren bestehende Produktionsanlagen, anstatt neue Fabriken zu bauen.
Digitale Zwillinge helfen dabei, geplante Änderungen zunächst virtuell zu testen und zu validieren. Dadurch können Risiken reduziert und Auswirkungen auf die laufende Produktion besser bewertet werden.
Simulation und virtuelle Inbetriebnahme unterstützen somit eine risikoärmere Modernisierung bestehender Anlagen.
Digitale Zwillinge werden heute nicht nur in großen Produktionsumgebungen eingesetzt. Auch für kleine und mittelständische Fertigungsunternehmen können sie interessante Möglichkeiten bieten – insbesondere dann, wenn Produktionssysteme komplexer werden, Produktvarianten zunehmen oder Änderungen an bestehenden Anlagen geplant sind.
Entdecken Sie in unserer Fallstudie, wie die HASE Kaminofenbau GmbH mithilfe von Digital‑Twin‑Technologie und KUKA Schweißrobotern ihre Effizienz steigert und die Produktion skaliert, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden.
End-to-End-Automatisierung verbindet u.a. Planung, Engineering, Robotik, Simulation, virtuelle Inbetriebnahme und Optimierung über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage hinweg.
Digitale Zwillinge bilden dabei die gemeinsame Grundlage für:
Dadurch entstehen durchgängige digitale Workflows statt isolierter Einzellösungen.
Im Kontext von Automation 2.0 werden Automatisierungssysteme zunehmend als vernetzte Gesamtsysteme betrachtet. Statt einzelne Roboter, Maschinen oder Softwarelösungen isoliert zu betrachten, rückt der gesamte Lebenszyklus einer Produktionsanlage in den Fokus.
Digitale Zwillinge unterstützen diesen Ansatz, indem sie eine virtuelle Darstellung von Produktionssystemen schaffen, die bereits in der Planungsphase genutzt werden kann. Simulation, Offline-Programmierung und virtuelle Inbetriebnahme werden dadurch Teil eines durchgängigen digitalen Workflows.
Damit tragen digitale Zwillinge dazu bei, Komplexität beherrschbarer zu machen und die Brücke zwischen Engineering, Automatisierung und kontinuierlicher Optimierung zu schlagen – wesentliche Elemente von Automation 2.0.
Offline-Programmierung (Offline Programming, OLP) beschreibt die Erstellung und Optimierung von Roboterprogrammen in einer virtuellen Umgebung.
Anstatt Roboter direkt auf dem Shopfloor zu programmieren, werden Roboterbahnen und Prozessabläufe zunächst simuliert und validiert. Anschließend werden die Programme auf das reale System übertragen.
Dadurch können Unternehmen Produktionsunterbrechungen reduzieren und Projekte schneller umsetzen.
Robotersimulation ermöglicht es Unternehmen, Produktionssysteme bereits in frühen Projektphasen zu validieren.
Typische Anwendungsfälle sind:
Dadurch lassen sich Risiken reduzieren und Engineering-Entscheidungen fundierter treffen.
Offline-Programmierung unterstützt Unternehmen dabei:
Gerade in dynamischen Produktionsumgebungen wird Offline-Programmierung zunehmend zu einem wichtigen Baustein moderner Automatisierung.
Die tatsächliche Zeitersparnis hängt von Faktoren wie Anwendung, Anlagenkomplexität und Projektumfang ab.
Grundsätzlich ermöglicht Offline-Programmierung jedoch, Programmier- und Testaufgaben bereits vor der Installation durchzuführen. Dadurch können Inbetriebnahmeaufwände reduziert und Produktionsstillstände minimiert werden.
Bei der virtuellen Inbetriebnahme (Virtual Commissioning) werden Roboterprogramme, SPS-Steuerungen und Produktionsabläufe vor der physischen Inbetriebnahme getestet.
Das ermöglicht es Unternehmen, das Zusammenspiel aller Komponenten bereits in einer virtuellen Umgebung zu überprüfen.
Virtuelle Inbetriebnahme hilft dabei:
iiQWorks ist die Engineering Suite von KUKA für die digitale Fertigung. In Kombination mit dem Betriebssystem iiQKA.OS2 bildet sie die Grundlage für durchgängiges digitales Engineering – von der Konfiguration über die Erstellung und Nutzung digitaler Zwillinge bis hin zu Robotersimulation, Offline-Programmierung und virtueller Inbetriebnahme. Der nahtlose Datenfluss über alle Engineering-Schritte hinweg vereinfacht die Planung, reduziert Fehlerquellen und beschleunigt die Umsetzung von Automatisierungsprojekten.
Ein zentraler Bestandteil der Suite ist iiQWorks.Sim. Die Simulationssoftware ermöglicht die virtuelle Planung, Simulation und Optimierung von Roboteranwendungen im Digital Twin. Dadurch lassen sich Prozesse bereits vor der realen Inbetriebnahme testen, validieren und optimieren, was die Planungs- und Investitionssicherheit erhöht.
Ergänzt wird die Suite durch den iiQWorks Copilot, der Engineering-Teams mit KI-gestützten Assistenzfunktionen unterstützt. Informationen und Engineering-Aufgaben können dadurch schneller gefunden und effizienter bearbeitet werden. Mit dem iiQWorks AppBuilder lassen sich zudem individuelle Anwendungen für spezifische Automatisierungsanforderungen erstellen und bestehende Workflows flexibel erweitern.
Unternehmen profitieren von einer durchgängigen Engineering-Plattform, einem nahtlosen Datenfluss zwischen Planung, Simulation und Produktion, kürzeren Projektlaufzeiten sowie einer schnelleren und sichereren Inbetriebnahme. So unterstützt iiQWorks den Weg zu einer effizienteren, transparenteren und wirtschaftlicheren digitalen Fertigung.
Kundennutzen auf einen Blick:
Visual Components, Teil der KUKA Group, bietet Softwarelösungen für:
Die Software unterstützt Unternehmen dabei, Produktionssysteme virtuell zu entwickeln, zu testen und zu optimieren, bevor Änderungen auf dem Shopfloor umgesetzt werden.
Erfahren Sie, wie Simulation und virtuelle Inbetriebnahme Ihre Produktionsprozesse optimieren können.
Visual Components 5.1 wurde entwickelt, um der wachsenden Komplexität moderner Produktionsumgebungen gerecht zu werden.
Laut Mika Anttila, CTO von Visual Components:
„Hersteller stehen unter zunehmendem Druck, autonomere und flexiblere Produktionssysteme einzuführen, doch die Komplexität dieser Umgebungen wächst schneller, als viele bestehende Werkzeuge bewältigen können. Unsere Kunden müssen validieren, wie Hunderte beweglicher Ressourcen – Roboter, Fahrzeuge, Produkte und Menschen – miteinander interagieren, bevor etwas auf dem Shopfloor installiert wird. Mit 5.1 bieten wir ihnen dafür eine deutlich skalierbarere und realistischere Lösung.“
Zu den wichtigsten Neuerungen gehören:
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Wie Mikko Urho, CEO von Visual Components, erklärt: „Fertigungsumgebungen werden zunehmend dynamischer. Mobile Robotik, Automatisierung und vernetzte Produktionssysteme schaffen neue Möglichkeiten, bringen aber auch neue Komplexität mit sich. Bevor Investitionen getätigt oder Änderungen auf dem Shopfloor umgesetzt werden, benötigen Fertigungsunternehmen und Anwender die Gewissheit, dass ihre Planungen auch in der Praxis funktionieren. Visual Components 5.1 hilft Herstellern, komplexe Abläufe bereits frühzeitig im Planungsprozess zu validieren und Risiken vor der Implementierung zu reduzieren.“ |
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Automatisierung wird zunehmend softwaredefiniert. Deshalb verlagern Unternehmen immer mehr Planungs-, Engineering- und Optimierungsprozesse in die virtuelle Welt.
Je komplexer Produktionssysteme werden, desto wichtiger wird die Fähigkeit, sie bereits vor ihrer Umsetzung virtuell zu verstehen, zu validieren und zu optimieren. Digitale Zwillinge entwickeln sich dadurch von einem Engineering-Werkzeug zu einer strategischen Grundlage moderner Produktion.
