Instand halten ohne Digital Twin?

Innovationsnetzwerk
Digital Asset Management
Instand halten
ohne Digital Twin?
Der Vortrag stellt die Herausforderungen, Anwendungsmöglichkeiten
und den Nutzen digitaler Zwillinge im Asset Management mit einem
Fokus auf der Betriebs- und Instandhaltungsphase vor.
Georg Güntner
14.9.2021
voestalpine Stahlwelt, Linz

Digitale Innovation
in Instandhaltung und Asset Management
 Asset Management Strategien
 Instandhaltungsprozesse
 Digitalisierungs- und Datenstrategien
 Digital Twins
 Kompetenzentwicklung
 Geschäftsmodelle
 KPI-Ermittlung
 Industrielle Plattformen
 Predictive Analytics
 IoT-based Maintenance
MCC Members (Juni 2021)
Strategische Studie (2015)
Anlaufstelle für Forschung,
Entwicklung, Innovation
und Ausbildung (2015)
Innovationsnetzwerk (2016)
Innovationsnetzwerk
Digital Asset
Management (2019)
2
13.09.2021
Georg Güntner: "Instand halten ohne Digital Twin?" [Instandhaltungskonferenz 2021]
http://srfg.at/ih40
http://srfg.at/mcc
http://srfg.at/i-maintenance
http://srfg.at/i-asset
Semantic Integration
Patterns & Digital
Twins (2021)
http://srfg.at/i-twin

Ursachen?
13.09.2021
Georg Güntner: "Instand halten ohne Digital Twin?" [Instandhaltungskonferenz 2021] 3
© Salzburg_Research,
shutterstock, High Simple

13.09.2021
Quelle:
Ingo
Busch,
verlag
moderne
industrie
GmbH
©
Salzburg
Research,
fotolia.com

Asset Management aus Betreibersicht
13.09.2021
Herausforderungen
 Nutzung des Potenzials der Integration isolierter Software-
systeme und der in ihnen gesammelten Daten
(herstellerunabhängige Sicht)
 Einführung datenbasierter Entscheidungsprozesse
 Nutzung der gesammelten Daten zur Verbesserung der Prozesse
 Ermittlung der Vollkosten für die Instandhaltung von Anlagen
 Kooperation mit Service Providern und Instandhaltungsdienstleistern
in neuen Wertschöpfungsnetzwerken.
 Ungeplante Produktionsausfälle und Stillstände aufgrund von
fehlenden Teilen
 Erfassung der Kosten für Anlagenausfälle und –stillstände (als Basis
für „Reliability Engineering“)
 Einführung von Kommunikations- und Wissensmanagement-
Infrastrukturen
 Leistungsmessung des Asset Management-Systems
Gemäß der DIN EN 16646
gewährleistet Asset Management die
optimale Nutzung von Anlagen,
um die angegebenen Geschäftsziele
nachhaltig zu erreichen.
Quelle: Port of Hamburg (Terminal Burchardkai)

Grundproblem des digitalen Asset Managements
 Das primäre technologische Problem in
der Digitalisierung des Asset Manage-
ments liegt in der proprietären Samm-
lung und Speicherung von Daten sowie
in der Generierung von proprietären
Schnittstellen zwischen einzelnen
Systemen.
 Eine redundante und inkonsistente
Datenhaltung sowie erheblicher Mehr-
aufwand in der Erfassung sind an der
Tagesordnung.
Forschungsthemen in:
13.09.2021
© Salzburg Research, fotolia.com, everythingpossible

Digital Twin: Definition
A digital twin is a virtual representation of real-world entities
and processes, synchronized at a specified frequency and
fidelity.
 Digital twin systems transform business by accelerating holistic
understanding, optimal decision-making, and effective action.
 Digital twins use real-time and historical data to represent the past and
present and simulate predicted futures.
 Digital twins are motivated by outcomes, tailored to use cases, powered
by integration, built on data, guided by domain knowledge, and
implemented in IT/OT systems.
13.09.2021
Quelle: Digital Twin Consortium - https://www.digitaltwinconsortium.org/initiatives/the-definition-of-a-digital-twin.htm

Typisierung von Digital Twins
13.09.2021
Digitales Modell Digitaler Zwilling
Digital Twin
Digitaler Schatten
Digital Shadow
Darstellung nach: Werner Kritzinger, u.a. „Digital Twin in manufacturing: A categorical literature review and classification“ (2018)

Kategorisierung von Digital Twins
Einordnung nach der Komplexität, dem
Anwendungsgebiet und im Lebenszyklus
Drei Dimensionen der Kategorisierung
 Hierarchie-Stufen: Unterscheidung nach der
hierarchischen Komplexität des Objekts. Diese
reicht von Informationsobjekten (wie z.B.
Betriebs- und Wartungshandbücher) über
Komponenten, Produkte und Prozesse bis hin zu
Systemen und Multi-Systemen.
 Lebenszyklus-Phasen: Diese umfassen alle
Phasen der Produkt- bzw. Anlagenentwicklung
vom Design und der Entwicklung (Engineering)
über den Betrieb und die Instandhaltung bis zur
Optimierung und zur Stilllegung.
 Anwendungsgebiete: Digitalisierung,
Visualisierung, Simulation, Emulation, Extraktion
(Erfassung von Sensor-Datenströmen),
Orchestrierung (virtuelle Steuerung) und
Vorhersage.
13.09.2021
Quelle: „The 250 classifications of a Digital Twin“ (IoT Analytics GmbH)
https://iot-analytics.com/how-the-worlds-250-digital-twins-compare/

Asset Management & Digital Twins
13.09.2021
Smart Production
Asset Management aus
Betreiber-Sicht
Smart Assets
Asset Management aus
Hersteller-Sicht
Digital Twins
Datenintegration
Betreiber
Hersteller
IH-Services
ISO 55000
Asset Management
DIN 77005
Lebenslaufakte für
technische Anlagen
VDI 2770
Digitale Hersteller-
information
EN 17007
Instandhaltungs-
prozesse
DIN SPEC
91345
RAMI4.0
EN 16646
Instandhaltung im
Rahmen des
Anlagenmanagement
ISO 23247
Digital Twin Manufac-
turing Framework
IIoT
Cloud IIoT
Cloud
IIoT
Cloud
IIoT
Cloud
IIoT
Cloud

Nutzen von Digital Twins im Asset Management
Planen,
Projektieren
Beschaffen,
Erstellen
Modifizieren
Inbetrieb-
nahme
Betätigen
(Bedienen)
Instand-
haltung
Außerbetrieb
nahme
13.09.2021
Nutzen von Digital Twins im Asset Management
 Engineering:
Virtuelle Inbetriebnahme, Anlagenplanung
 Anlagenstrukturen:
Was ist (wirklich) vor Ort installiert?
 Betriebsdaten:
Monitoring, Diagnostik, Simulation, Prognose
 Analytik & Prognose:
Predivtive & Prescriptive Maintenance,
Ersatzteil-Bevorratung, Obsoleszenz-Management
 Dokumentation:
Betriebs- und Instandhaltungsdokumentation,
Zeichnungen, Zertifikate (QSGU-Dokumente)
 Asset Management Strategien: ganzheitliche und
lebenszyklus-orientierte Anlagenbewertung
 Ausbildung und Remote Service:
3D-Modelle, Virtual/ Augmented Reality
Die Kernfunk-
tionen des Asset
Managements
erstrecken sich
über den gesamten
Lebenszyklus von
Anlagen
 ISO 55000
Referenz: srfg.at/i-asset

White Paper: Digital Twins im Anlagen-Lebenszyklus
 Herausgeber, Autoren:
Georg Güntner(1), Simon Hoher(2) (Hrsg.)
Mit Beiträgen von Michael Eberle(3), Dietmar Glachs(1),
Simon Kranzer(2), Georg Schäfer(2), Christoph Schranz(1)
(1) Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H.
(2) Fachhochschule Salzburg GmbH
(3) Eberle Automatische Systeme GmbH & Co KG
 Download: https://srfg.at/wp-digital-twins
 Eine Publikation des Digitalen Transferzentrum Salzburg
(DTZ)
13.09.2021
www.dtz-salzburg.at
Das digitale Transferzentrum Salzburg wird
gefördert vom Land Salzburg im Rahmen
von WISS 2025

Der Inhalt im Überblick
•Integrationstiefe
•Kategorisierung
•Digital Twins als
fachübergreifender Ansatz
Einordnung
und
Begriffs-
definition
•Model-in-the-Loop
•Software-in-the-Loop
•Hardware-in-the-Loop
•Anwendungsszenarien
Virtuelle
Inbetrieb-
nahme
•Der digitale Lebenszyklus
industrieller Anlagen
•Die Rolle im Asset Management
•Der Nutzen in Betrieb und
Instandhaltung
Betrieb und
Instandhal-
tung
13.09.2021
•Remote Service
•Pumpen und ihre digitalen
Zwillinge
•Robotik in der Cloud
Anwen-
dungs-
szenarien
•RAMI4.0 & die Verwaltungsschale
•Lebenslaufakte für techn. Anlagen
•Digitale Herstellerinformation
•OPC UA for Machinery
Im Dickicht
der
Standards
Referenzen

Einschätzung der Relevanz von Digital Twins
in Instandhaltung und Asset Management
13.09.2021
Einschätzung der Relevanz der Integration unterschiedlicher Datenquellen in den Digital Twin in einer
Breakout-Session bei der Instandhaltungskonferenz 2018 (13.11.2018, Linz) - © Salzburg Research

Digital Twins @ KSB
Optimierung des Pumpenbetriebs
Effizienzanalyse auf Basis der aufgezeichneten Daten
Sonolyzer
13.09.2021
Quelle: KSB - www.ksb.com

Künz GmbH: Datenbasierte Betreibermodelle
für Industriekräne mit Digital Twins
13.09.2021
Georg Güntner: "Instand halten ohne Digital Twin?"
[Instandhaltungskonferenz 2021]
16
Nutzung der Datenbasis im Digital Twin
• Kundendienst: Ersatzteil-Management, Planung und Koordination des
Einsatzes von Service-Technikern, Just-in-Time-Wartung
• Engineering: Auslegung, Dimensionierung, Optimierung der Konstruktion,
Qualitätssicherung, Entwicklung und Einsatz neuer Sensorik („Schmiermittel-
Qualität“)
• Vertrieb: Angebot von „Rundum-sorglos-Paketen“, After-Sales-Services,
Pay-per-X Modelle, Angebot von Neuinvestitionen (bei erreichen von
Kapazitätsgrenzen)
• Kunde: Planung von Service-Intervallen sowie der eigenen Service-Teams,
Betriebsdatenerfassung beim Betreiber (Anlagenplattform), Reduktion der
Ersatzteil-Bevorratung, Verringerung ungeplanter Stillstände, Bündelung von
Wartungsmaßnahmen im Zuge vorausschauender Planung
• Zulieferer: Feedback zur Qualität und Belastbarkeit von Komponenten
Quelle: Künz GmbH – www.kuenz.com

AM-Organisation
•AM-Konzepte für
Anlagenbetreiber
•Standard-Prozesse im AM
•Datenstrategien
•Reifegradmodell
•KPIs im AM
Technologie
•i-Asset-Plattform
•Konzepte für Smart Assets
•ML-Modelle für AM
•AM in der Cloud
•CMMS & AR-Erweiterung
Wissenstransfer
•Schlüsselkompetenzen
•Ökosystem
•ERFA-Runden
•White Paper
Pilotprojekte &
Validierung
•Labor
•Smart Production
•Smart Products
13.09.2021
Das Projekt i-Asset wird gefördert vom BMVIT und
von der FFG aus Mitteln des Programms COIN
Innovationsnetzwerk Digital Asset Management
Projektlaufzeit: 10/2019-12/2021 - Info: srfg.at/i-asset
i-Asset in a Nutshell

Datenstrategien & Digital Twins
Eine Datenstrategie beschreibt die in einem
Unternehmen verwendeten Methoden und
Prinzipien zur:
• Identifikation
• Speicherung
• Bereitstellung
• Integration
• Regulierung
13.09.2021
Eine Datenstrategie identifiziert
Schlüsselmerkmale, die beim Umgang
mit den Daten einzuhalten sind.
• Souveränität der Daten: Der Eigentümer der Daten
bestimmt die Nutzung
• Datenverknüpfung: Integration von Daten um
Wiederverwendung zu ermöglichen
• Wertschöpfung der Daten: Aus Daten werden
Informationen, aus Information wird Wissen
• Sicherheit und Vertrauen: Transparenter
Austausch zwischen Datenanbietern und –Nutzern
• Netzwerk aus Anwendungen und Diensten:
Integration von existierenden Applikationen fördern
Eine Datenstrategie führt in einem
Unternehmen einen datenzentrierten
Management-Prozess ein.
• Sie stellt Daten gleichberechtigt neben andere
wesentliche Ressourcengruppen eines
Unternehmens – wie z.B. Anlagen, Ersatzteile,
Rohstoffe, Energie und Humanressourcen.

White Paper: Digital Asset Management in der Praxis
Methoden und strategische Konzepte
• Nutzen einer Digitalisierungs-Roadmap
• Entwicklung von Datenstrategien
• Voraussetzungen für Predictive Maintenance
• Einführung von Standard-Prozessen
Technologien
• Smart Assets und Digital Twins
• Instandhaltungs-Managementsysteme (CMMS)
• IIoT- und Asset Management Plattformen
• Digitales Retrofitting
Kompetenzen
• Schlüsselkompetenzen
• Führen im digitalen Wandel
Anwendungsszenarien
• Smarte Kräne
• Interaktive Shop Floor Landkarte
13.09.2021
Im Innovationsnetzwerk "Digital Asset Management" (i-Asset) werden
Methoden, Technologien und Kompetenzen entwickelt, die den digitalen
Wandel im Asset Management unterstützen. Die Ergebnisse und
Erfahrungen der Netzwerkpartner sind in einem Bericht über die Praxis des
digitalen Asset Managements zusammengefasst.
Download: srfg.at/wp-digital-asset-management (Oktober 2021)

Take Away Messages:
Instand halten ohne Digital Twin?
Die Digitalisierung von Anlagen unterstützt vernetzte Prozesse. Sie ist jedoch
nie eine Frage der Technologie allein, sondern sie bedingt auch (u.a.):
•Definition von Asset Management Strategien
•Kompetenzaufbau
•Kulturwandel
•Teamführung
Die Einführung von Digital Twins ist eine Aufgabe mit hohem Anteil an Daten-
und Software-Integration: Eine gute Voraussetzung dafür bieten (u.a.):
•die Entwicklung einer Datenstrategie,
•die Orientierung an standardisierten Schnittstellen und Protokollen
•die Fokussierung auf kritische Anlagen (Risikoanalyse)
Die Orientierung an Anwendungsfällen ist empfehlenswert, z.B.:
•Vermeidung ungeplanter Stillstände (Predictive Maintenance)
•Unterstützung von Instandhaltungsprozessen (Assistenz, Dokumentation, AR/VR)
•Hersteller-Betreiber-Kommunikation
•Ersatzteil-Bevorratung
•Anlagenoptimierung
13.09.2021

White Paper: Digital Twins im Anlagen-Lebenszyklus
Interesse geweckt?
Download: https://srfg.at/wp-digital-twins
und am Stand der mfa
13.09.2021
unterstützt Sie bei der
Entwicklung der passenden
Datenstrategie und
Konzeption Ihres Digital
Twins
https://srfg.at/datastrat
georg.guentner@salzburgresearch.at
In Anlehnung an: SAS (www.sas.com),
„Die 5 Elemente einer Erfolgreichen Datenstrategie“, 2017

Lesetipps – besuchen Sie den Stand der mfa
13.09.2021

Wo erhalten Sie weitere Information und Unterstützung?
13.09.2021

Digital Twin Consortium
 Organisation
– Offenes Konsortium mit Mitgliedbeiträgen
(zw. 2.500$ und 150.000$)
– Themen: offen (Industrie, Smart City, Rohstoffe,
Gesundheitswesen, Luft- und Raumfahrt)
– Mitglieder: ca. 300
(Industrie, Forschung, Regierungsorganisationen)
– Gründung: Q4/2020
– www.digitaltwinconsortium.org, https://youtu.be/MKo7ZDfzc5g
 Ziele:
– Influence the direction of digital twin technology development
– Advocate, promote, evolve and refine digital twin best practices and benefits
– Create cross-industry digital twin reference architectures and definitions
e.g. glossary (www.digitaltwinconsortium.org/glossary)
– Become the focal point for digital twin thought leadership, trend analysis and
industry perspective
– Provide the definitive resource hub for digital twin producers and consumers
– Improve interoperability between digital twin technologies
– Establish de facto industry guidelines for the digital twin marketplace
13.09.2021
Gründungsmitglieder (gesamt ca. 300 Mitglieder)
Glossary (Ausschnitt)

Change2Twin
 Organisation
– Forschungsprojekt in Horizon 2020
– Themen: Industrie (KMU und Mittelstand)
– Mitglieder: ca. 18 (geschlossenes Konsortium)
– Gründung: Q4/2020 (Laufzeit: 4 Jahre)
– www.change2twin.eu
 Ziele:
– Change2Twin will adopt the best practices developed so far in I4MS helping manufacturing SMEs in their
digitalization efforts
– Developing and providing a truly end-to-end service to the manufacturing SMEs where the end user
receives from its local, trusted party (DIH) a thorough analysis of the digitalization potential and a cross-
border, ready-to-use recipe for implementation involving both components providers and an integrator.
– Providing an architecture-agnostic technology marketplace.
– Change2Twin offers European manufacturing SMEs and midcaps funding to get a digital twin. For this
purpose, Change2Twin will organize two rounds of open calls:
 Assessment voucher (up to € 10.000 / project) via Assessment Open Call
 Deployment voucher (up to € 90.000 / project) via Deployment Open Call - Apply until Oct. 29th 2021
13.09.2021

Lesetipps
 Georg Güntner, Lydia Höller (Hrsg.):
Die digitalen Transformation der
Instandhaltung.
White Paper im Projekt i-Maintenance (Nov. 2018)
Online: www.maintenance-competence-center.at/i-
maintenance/digitale-transformation/
 Güntner, Georg; Hoher, Simon (Hrsg.):
Digital Twins im Anlagen-Lebenszyklus.
White Paper des DTZ Salzburg (Okt. 2020)
Online: https://srfg.at/wp-digital-twins
 Güntner, Georg (Hrsg.):
Digital Asset Management in der Praxis
White Paper des Innovationsnetzwerks Digital Asset
Management (i-Asset)
Online: https://srfg.at/wp-digital-asset-management
(Okt. 2021)
13.09.2021

Lesetipps
 Jahrbuch Instandhaltungstage 2020
– Artikel: „Im Dickicht der Standards. Ausgewählte
neue Standardisierungsinitiativen im Bereich der
Digitalisierung des Asset Managements“
– Artikel: „Instand halten mit dem Digital Twin.
Grundlagen und Anwendung von digitalen Zwillingen
im Asset Management“
 „Welcher Digital Twin ist der richtige?“
AutLook Nov. 2019
 „Digital Twins – One-Stop-Shop für
Anlageninformationen“
Factory Mai 2020
https://factorynet.at/epaper/95
13.09.2021

Kontaktdaten
Salzburg Research Forschungsges.m.b.H.
Dipl.-Ing. Georg Güntner
Jakob Haringer Straße 5/3 | 5020 Salzburg
Tel: +43-664-2807149
www.salzburgresearch.at
georg.guentner@salzburgresearch.at
Georg Güntner: "Instand halten ohne Digital Twin?" [Instandhaltungskonferenz 2021]
www.maintenance-competence-center.at
office@maintenance-competence-center.at
MCC ist ein Service-Center für Forschung,
Entwicklung und Innovation in der
Instandhaltung und im Asset Management
© Salzburg Research, 2021
13.09.2021 28
srfg.at/i-asset
i-asset-office@salzburgresearch.at
Das Projekt i-Asset wird gefördert vom
BMDW und von der FFG aus Mitteln des
Programms COIN
Georg Güntner ist Senior Researcher bei der Salzburg Research Forschungsgesellschaft. Die Schwerpunkte seiner
Forschungstätigkeit liegen im Bereich der Begleit- und Akzeptanzforschung von Internet-Technologien und des
Internets der Dinge in Produktions- und Instandhaltungsunternehmen. In seinen jüngsten Arbeiten fokussiert er sich
auf die technische Konzeption und den Einsatz von Digital Twins im Asset Management.
Georg Güntner koordiniert die Meetup-Gruppe "IoT Salzburg" und das "Maintenance Competence Center" (MCC),
eine Anlaufstelle für Forschung, Entwicklung und Innovation in der Instandhaltung. In seinen Projekten beschäftigte
er sich mit den Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Instandhaltungsbranche ("Instandhaltung 4.0", "i-
Maintenance"), mit der digitalen Transformation durch Industrie 4.0 und neue Geschäftsmodelle ("I40-Transform"),
sowie mit dem Transfer von aktuellen Erkenntnissen im Bereich der Digitalisierung an die Wirtschaft ("KMU4.0",
"Digitales Transferzentrum"). Zudem koordiniert er das Innovationsnetzwerk "Digital Asset Management" (i-Asset).

13.09.2021
Umsatz: 5.9 Mio.
EUR
Gründungsjahr: 1996
Research and Technology
Organisation (RTO)
Eigentümerstruktur:
„Land Salzburg“ (100 %)
Mitarbeiter/-innen: ~70
Salzburg Research
u.a. …
Salzburg Research Forschungsges.m.b.H.
Jakob Haringer Straße 5/3 | 5020 Salzburg
Tel: +43-662-2288-0
www.salzburgresearch.at

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