Lange Zeit galt der „Digitale Zwilling“ (Digital Twin) als Spielwiese für Großkonzerne wie Siemens oder BMW. Für den klassischen Maschinenbauer mit 100 Mitarbeitern schien die Technologie zu teuer, zu komplex und zu theoretisch. Doch diese Wahrnehmung ist gefährlich veraltet.
In einer Zeit, in der Fachkräfte fehlen, Lieferketten wackeln und Kunden maximale Flexibilität fordern, wird der Digitale Zwilling zum wichtigsten Werkzeug für den Mittelstand. Er ist keine bloße 3D-Spielerei, sondern der Schlüssel, um Maschinen schneller zu bauen, Fehler früher zu finden und mit Service Geld zu verdienen.
Das Wichtigste in Kürze
- Effizienz-Booster: Durch virtuelle Inbetriebnahme können Softwarefehler behoben werden, bevor die Maschine überhaupt gebaut ist. Das spart Wochen auf der Baustelle.
- Neue Geschäftsmodelle: Der Zwilling ermöglicht „Predictive Maintenance“ (vorausschauende Wartung) und datenbasierte Services.
- Wissenstransfer: Er dient als digitales Gedächtnis des Unternehmens und macht Wissen unabhängig von einzelnen „Kopfmonopolen“ (Rente der Altmeister).
- Start klein: Man muss nicht die ganze Fabrik digitalisieren. Der Einstieg lohnt sich bereits bei einzelnen Baugruppen oder Prozessen.
Was ist ein Digitaler Zwilling eigentlich?
Vereinfacht gesagt ist der Digitale Zwilling ein virtuelles Abbild eines physischen Objekts, Prozesses oder Systems. Er verbindet die reale Welt (Maschine) mit der virtuellen Welt (Datenmodell).
Wichtig für den Mittelstand ist die Unterscheidung in drei Phasen, da man nicht alles gleichzeitig braucht:
- Der Produkt-Zwilling (Engineering): Entsteht während der Entwicklung. Er dient dazu, das Design zu validieren und Simulationen durchzuführen, noch bevor das erste Blech gebogen wurde.
- Der Produktions-Zwilling (Fertigung): Simuliert den Fertigungsprozess selbst. Wie läuft das Material durch die Halle? Wo entstehen Staus?
- Der Performance-Zwilling (Betrieb): Hier wird der Zwilling mit Echtzeitdaten der laufenden Maschine gefüttert (IIoT). Er zeigt den aktuellen Zustand, Verschleiß und Optimierungspotenziale an.
Der größte Hebel: Die Virtuelle Inbetriebnahme (VIBN)
Das drängendste Problem vieler Maschinenbauer ist der Zeitdruck bei der Auslieferung. Oft wird die Maschine mechanisch fertiggestellt, und erst dann können die Programmierer (SPS) ihre Software testen. Finden sie Fehler, steht die Montage still. Teure Wartezeiten sind die Folge.
Hier spielt der Digitale Zwilling seine größte Stärke im Mittelstand aus. Mit einer virtuellen Inbetriebnahme testen Ingenieure die Steuerungssoftware an einem digitalen Modell der Maschine.
- Der Vorteil: Kollisionen, Logikfehler oder falsche Sensor-Daten werden im Büro am PC gefunden, nicht erst beim Kunden in der Halle.
- Das Ergebnis: Die reale Inbetriebnahme vor Ort verkürzt sich oft um 50 bis 70 %. Das spart Reisekosten und schont die Nerven der Mitarbeiter.
Service als Umsatzbringer
Deutsche Maschinen sind mechanisch oft unkaputtbar. Das ist gut für den Ruf, aber schlecht für das Ersatzteilgeschäft. Der Digitale Zwilling (Performance Twin) ändert das.
Wenn eine Anlage beim Kunden in China steht, sendet sie Sensordaten an ihren Zwilling in Deutschland. Die Software erkennt Muster, die ein Mensch übersehen würde: „Der Stromverbrauch von Motor 3 steigt minimal an, obwohl die Last gleich bleibt.“ Der Mittelständler kann nun proaktiv anrufen: „Ihr Lager wird in ca. 3 Wochen ausfallen. Wir schicken das Ersatzteil jetzt los.“ Aus einem reinen Hardware-Verkäufer wird so ein Service-Partner. Das bindet Kunden und generiert wiederkehrende Umsätze.
Digitales Wissen gegen den Fachkräftemangel
Ein oft unterschätzter Aspekt ist die Ausbildung. Wie lernt ein neuer Servicetechniker, wie man eine komplexe Anlage wartet, wenn diese Anlage gerade beim Kunden produziert und nicht stillstehen darf? Am Digitalen Zwilling. Mithilfe von VR-Brillen oder am Tablet kann der Nachwuchs Handgriffe üben, Fehler simulieren und Abläufe trainieren, ohne dass Gefahr für Mensch oder Maschine besteht. Das Wissen der alten Hasen wird im Modell konserviert und bleibt dem Unternehmen erhalten, auch wenn die Babyboomer in Rente gehen.
Die Hürden: Datenqualität und Standards
Warum machen es dann nicht alle? Weil der Weg dorthin Hausaufgaben erfordert. Ein Digitaler Zwilling ist nur so gut wie die Daten, aus denen er besteht. Viele Mittelständler kämpfen noch mit „Daten-Silos“: Die mechanische Konstruktion (MCAD) redet nicht mit der Elektroplanung (ECAD), und die Softwareentwicklung nutzt wieder andere Tools. Der erste Schritt zum Zwilling ist daher oft nicht der Kauf einer teuren Simulationssoftware, sondern die Bereinigung der Stammdaten und die Einführung eines durchgängigen Datenmanagements.
Ein wichtiger Begriff, den Mittelständler kennen sollten, ist die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell – AAS). Sie ist der Standard der Industrie 4.0, der dafür sorgt, dass digitale Zwillinge unterschiedlicher Hersteller (z. B. Motor von Hersteller A, Steuerung von Hersteller B) miteinander kommunizieren können.
Fazit: Evolution statt Revolution
Die Einführung eines Digitalen Zwillings ist kein Big-Bang-Projekt. Für den Mittelstand empfiehlt sich die Salamitaktik: Starten Sie mit der virtuellen Inbetriebnahme bei neuen Maschinengenerationen. Der ROI (Return on Invest) ist hier am schnellsten sichtbar. Erweitern Sie dann sukzessive um Service-Modelle. Wer jetzt anfängt, seine Daten zu strukturieren und Prozesse zu virtualisieren, sichert sich nicht nur gegen den Wettbewerb aus Asien ab, sondern transformiert seinen Maschinenbau vom Stahl-Verarbeiter zum Tech-Unternehmen.