Digitaler Zwilling Schüttgüter-Dosierung aus der Ferne

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Das Unternehmen Qlar führt für Kunden Maschinenabnahmen durch. Ein fotorealistischer digitaler Zwilling des Testcenters in Darmstadt unterstützt die hochkomplexen Versuchsanordnungen.

Als international tätiges deutsches Maschinenbau-Unternehmenhat Qlar Kunden weltweit, für die es im Testcenter in DarmstadtMaschinenabnahmen durchführt, sogenannte Factory Acceptance Tests (FAT). Diese Versuche finden üblicherweise in Anwesenheit der Kunden statt und dienen zur Überprüfung der Schüttgüter-Dosierung. Dabei simuliert das Testcenter die Produktionsumgebungen der Kunden, um realitätsnahe Ergebnisse zu erzielen. So kann das Unternehmen sicherstellen, dass die Maschinen die Anforderungen der Kunden erfüllen.

Im Zuge der Reisebeschränkungen während der Corona-Pandemie entstand im Jahr 2020 die Notwendigkeit, diese vertrauensbildendenVersuche aus der Ferne durchzuführen. Deshalb entwickelte Qlar ein eigenes Dashboard, mit dem die Kunden die Versuche im Livestream beobachten konnten. Beim Support Tool „Online-Trials“ handelt es sich um ein Dashboard mit Livestreams, Charts, Anzeigen und Human Interface, das der Input-Anforderung der Kunden gerecht wurde.

Ingenieure leben bekanntermaßen von der Anschauung, die wir mit dem fotorealistischen digitalen Zwilling von Framence optimal anbieten können.

Andreas Müller, Qlar

Schnell kristallisierte sich dabei heraus, dass zusätzlich eine räumliche Verortung der Maschinen als 3D-Modelle im Testcenter samt dazugehörigen Live-Videostreams sowie Dashboards an der vorgeführtenMaschine die positive Nutzererfahrung der Kunden erheblich steigern würde.

Deshalb entschied sich Qlar für die Erstellung eines fotorealistischen digitalen Zwillings seines Testcenters im hessischen Darmstadt. Mithilfe eines solchen Zwillings soll das Produktportfolio in der digitalen Welt gezeigt werden und so bei der Präsentation der hochkomplexen Versuchsanordnungen und der Durchführung von Kundenversuchen unterstützen.

„Ingenieure leben bekanntermaßen von der Anschauung, die wir mit dem fotorealistischen digitalen Zwilling von Framence optimal anbieten können,“ so Andreas Müller, Head of Test & Innovation Center bei Qlar und Initiator des Projekts.

Herangehensweise

Um die Vision in die Praxis umzusetzen, kooperierte Qlar im Juli 2021 mit dem Unternehmen Framence. Das Software-Haus aus dem südhessischen Bensheim entwickelte eine Plattform für fotorealistische digitale Zwillinge, die die Realität exakt wiedergeben. Das Verfahren ähnelt Google Street View bekannten Abläufen.

Im Rahmen eines Proofs of Concept (PoC) entstand in enger Zusammenarbeit mit dem Entwicklerteam von Qlar ein digitaler Zwilling des Testcenters, der mit 3D-Modellen der Maschinen sowie mit Informationen des Förder- beziehungsweise Dosierversuches wie Videos, Livestreams und Dashboards mit Livedaten gefüttert wurde. Und zwar so, dass jede Information am jeweiligen Entstehungsort lokalisiert ist.

„Uns war es von wesentlicher Bedeutung, dass wir fotorealistisch aufgelöste 3D-Modelle unserer Maschinen sowie Livestreams der Schüttgutversuche und Dashboards punktgenau im digitalen Zwillingdes Testcenters verorten können, um das Kundenverständnis über den gezeigten Prozess zu verbessern“, erklärt Andreas Müller. Dabei bot die zuvor entwickelte Plattform „OnlineTrials“ die ideale Basis für den fotorealistischen digitalen Zwilling, da dort bereits alle erforderlichen Daten in Form von Dashboards und Videos vorhanden waren und in den fotorealistischen digitalen Zwilling importiert wurden.

Virtuelle Maschinenabnahme

Nach Abschluss des PoC war Qlar in der Lage, pneumatische und Dosier-Förderversuche im digitalen Zwilling des Testcenters durchzuführen. Dabei ist der Kunde remote zugeschaltet und kann die Ergebnisse undVideos der Versuche zeit- und ortsrichtig betrachten und Fragen dazu stellen.

„Der Vorteil dieser Lösung liegt nicht nur darin, dass der Kunde auf einem einzigen Bildschirm alle Informationen erhält, die er braucht, um bewerten zu können, wie gut unsere Maschinen mit seinen Schüttgüternperformen. Es besteht auch die Möglichkeit, diese Ansicht über moderneKommunikationsmittel, zum Beispiel Microsoft Teams oder WebEx, bei Online-Kundenversuchen zu teilen“, bekräftigt Andreas Müller.

Besonders vorteilhaft ist auch, dass das Testcenter-Team von Qlar die Vorversuche durchführen, aufzeichnen und in den digitalen Zwilling hochladen kann. Diese historischen Daten können neben den Live-Versuchen für die Kundentermine verwendet werden, wodurch beim Termin nicht mehr zusätzlich Ingenieure anwesend sein müssen. Das führt zu einer erheblichen Ersparnis von Personalstunden und einererhöhten Planungsflexibilität hinsichtlich der Kundentermine. „Ich kann beispielsweise den Kundentermin für die Präsentation der Maschinenversuche dank der im digitalen Zwilling verorteten historischen Daten komplett alleine übernehmen und dabei die Ergebnisse interpretieren sowie Kundenfragen beantworten. MeineIngenieure haben dadurch mehr Zeit für andere Aufgaben“, erklärt Andreas Müller. Auch das Aufbauen und Abbauen der Maschinen für die Kundenversuche kann besser in den Tagesablauf der Mitarbeiter eingeplant werden.

Maschinen virtuell auseinanderbauen

Für die virtuelle Maschinenabnahme ist zudem diejenige Framence-Funktion besonders hilfreich, mit der Maschinen im digitalen Zwilling nicht nur verschoben und gedreht, sondern auch in ihre Einzelteile zerlegt werden können. „So bekommt der Kunde einen vollumfänglichen Einblickin die Maschinen, als wäre er direkt vor Ort“, so Andreas Müller und ergänzt: „Das schafft für uns einen immensen Benefit, da die Zerlegbarkeit der Maschinen das Verständnis des Kunden und unsere Glaubwürdigkeitgegenüber dem Kunden stärkt.“

Auch für die Kunden bietet diese Art von Versuchen einen monetären und zeitlichen Mehrwert, da die meist kostspielige Anreise wegfällt. Dank der Videos der Schüttgutversuche, der 3D-Modelle der Maschinen und deren Zerlegbarkeit kann der Kunde auch in die Maschine hineinschauen. „Das geht aktuell nur bei uns“, betont der Leiter des Test & Innovation Center.

Darüber hinaus fungiert der digitale Zwilling als eine Art Showroom. „Ein großer Vorteil ist jetzt, dass wir uns im Zwilling bewegen und dem Kunden das ganze Testcenter zeigen können.“ Das stärke zusätzlich das Vertrauen in Qlar.

Ich kann beispielsweise den Kundentermin für die Präsentation der Maschinenversuche dank der im digitalen Zwilling verorteten historischen Daten komplett alleine übernehmen und dabei die Ergebnisse interpretieren sowie Kundenfragen beantworten.

Andreas Müller, Qlar

Wissenstransfer in Echtzeit

Andreas Müller nutzt den digitalen Zwilling von Framence darüber hinaus auch zu Schulungszwecken. Durch die Remote-Vorstellung der Maschinen erzielt Qlar einen sofortigen Wissenstransfer über viele ausländische Standorte hinweg.

„Früher mussten wir unsere Niederlassungen für Schulungszwecke besuchen oder eine Software wie AutoCAD verwenden“, sagt Andreas Müller. Das war jedoch zu aufwändig. „Über den Zwilling geht das jetzt viel schneller, da wir Schulungen nicht nur aus der Ferne halten können, sondern auch im ein und demselben Programm. So erzielen wir einen Wissenstransfer in Echtzeit.“ Auch hier ist die Funktion, Maschinen in ihre Einzelteile zu zerlegen, sehr hilfreich: „Diese Funktionalität eröffnete uns die Möglichkeit, unseren Kollegen im Rahmen von Schulungen Einblickein das Maschineninnere zu gewähren.“ Der Prüfaufbau im Gesamten sowie die Funktionsweise einzelner Bauteile könnten somit leicht erklärt werden.

„Der digitale Zwilling des Test- und Innovation-Centers bietet unseren Kunden und Teams seit vielen Monaten bereits ungeahnte Nutzungspotenziale. Als eine Art begehbares Dashboard bildet er unser gesamtes Know-how ab und liefert jederzeit eine Vielzahl an Prozess- und Materialdaten – und das in Echtzeit. Statt nur 2D-Diagramme bekommt der Nutzer eine vollständig neue Art der Betriebsführung“, unterstreicht Dr. Holger Hackstein, Chief Digital Officer bei Qlar.

Qlar ist auf Messen weltweit vertreten, um seine Maschinen potenziellen Kunden vorzustellen. Auch hier eröffnet die Nutzung des fotorealistischen Zwillings der Framence gepaart mit Virtual Reality (VR) dem Unternehmen neue Möglichkeiten. Potenzielle Kunden können direkt am Messestand die VR-Brille aufsetzen – und finden sich im Testcenter in Darmstadt wieder. Dort können Sie sich durch die Umgebung bewegen, Maschinen betrachten, diese in ihre Einzelteile zerlegen und Informationen zu den Schüttgutprozessen erhalten, zum Beispiel in Form von Videos oder Dashboards. „Der VR-Zwilling entstand im Nachhinein fürunsere Messebesuche und stößt dort bei potenziellen Kunden auf große positive Resonanz. Das spiegelt sich auch in unseren Anfragen wider“, erklärt der Leiter des Testcenters.

Handling des Systems

„Das Framence-System ist sehr intuitiv in der Anwendung“, fasst Andreas Müller die User Experience zusammen. „Wenn man die Bilder hat, rechnet sich der Zwilling selbst zusammen. Die Erstellung ist schnell – innerhalb eines halben Tages haben wir bereits einen digitalen Zwilling.“

Mit dem Team von Framence ist Andreas Müller sehr zufrieden. „Unsere Vorstellungen wurden immer schnell umgesetzt.“ Dabei profitierte nicht nur Qlar von der Kooperation mit dem Start-up. „Aus unserer Sicht war die Zusammenarbeit mit Framence für alle Beteiligten eine Win-Win-Situation“, erklärt Andreas Müller. „Unser technisches Know-how und unsere Vision gekoppelt mit der Technologie und Expertise von Framence im Bereich digitaler Zwillinge ermöglichten einen erfolgreichen Abschluss des PoC.“

Ausblick

Auch weitere Framence-Entwicklungen wurden von Qlar angestoßen.Künftig plant Qlar weiter mit Framence zu kooperieren und zu wachsen. „Die Erfahrungen aus dem digitalen Zwilling und dem Einsatz im Testcenter möchten wir auf weitere Servicebereiche transferieren. Zudem befinden wir uns in Gesprächen mit Kunden über mögliche weitere Einsatzgebiete“, betont Andreas Müller abschließend.