Digitaler Zwilling von Produktionsanlagen

Fraunhofer IFF unterstützt die PCK Raffinerie GmbH beim Aufbau eines digitalen Zwillings für die Produktionsanlage in Schwedt. Die digitale Repräsentation schafft neue Mehrwerte für Planung, Betrieb und Qualifizierung und fördert somit die zukunftsfähige Weiterentwicklung des Standortes.

In einem ersten Schritt wurde ein digitales Modell des Standortes und seiner umgebenden Region erstellt. Die Visualisierung umfasst das 20 km² große Gelände mit aktuellen Luftbildern, Gebäuden, Infrastrukturen und Anlagenkomponenten. Im Modell wurden schließlich noch Informationen des Lageplans, der ansässigen Unternehmen und ihrer Dienstleistungen integriert. Im Ergebnis entstand ein digitales Standortinformationssystem als übersichtliche Darstellung, das interaktiv erkundet werden kann. Es dient unter anderem zur Vermittlung von Ortskenntnis, zur Präsentation der einzelnen Werksteile, Infrastrukturen, Unternehmen und deren Leistungsfähigkeit und somit auch als neues Instrument für die Öffentlichkeitsarbeit.

Der digitale Zwilling wird außerdem für die Planung von Standorterweiterungen genutzt. Neue Ideen und konkrete Bauvorhaben werden einfach in das Modell integriert und untersucht. Beispielsweise wird somit die Gestaltung neuer Gebäude und Anlagen unterstützt. Erste Konzepte werden in 3D-Darstellungen überführt und im Modell platziert. Mit virtuell-interaktiven Begehungen können alle Beteiligte die Planungen effizient diskutieren.

Neben der Übersichtsdarstellung ist vor allem die detailreiche Abbildung von Anlagen von großem Nutzen. Insbesondere die Aus- und Weiterbildung profitiert von digitalen Modellen zur Unterstützung des Lehrbetriebs. So wird der digitale Zwilling sukzessive um konkrete Detailansichten und funktionalen Modellen vervollständigt, um tiefergehende Informationen zu einzelnen Komponenten und Prozessen vermitteln zu können. Beispielsweise kann ein Vakuumverdampfer bis auf die Bauteilebene erkundet werden. In der Ausbildung kann somit der Aufbau und die Funktion der Anlage sehr anschaulich virtuell-interaktiv erkundet werden.

Der digitale Zwilling hat weiterhin verschiedene Verknüpfungen zu anderen Systemen und darüber auch zur realen Anlage. So sind beispielweise Prozess-Simulationen im Offline- oder auch Online-Modus angebunden. Mit der Offline-Simulation wird das Verhalten der Anlagen beschrieben. Das resultierende interaktive Funktionsmodell wird beispielsweise für die Qualifizierung genutzt. Mit der Online-Verknüpfung werden Sensorwerte der realen Anlage in das digitale Modell integriert. Auf diese Weise liefert der digitale Zwilling ein aktuelles reales Abbild der echten Anlagen. Die Zustandsdaten können darüber hinaus für Datenanalysen genutzt werden oder weitere Kommunikationsprozesse zu bestimmten Services anstoßen.