Fertigungsunternehmen stehen stets vor der Herausforderung, immer neue Fabriken zu planen und diese schnell und kostengünstig zu errichten, um die Kapazitäten für ihre Produktionslinien auszuweiten. Digitale Zwillinge im industriellen Metaverse bieten eine Alternative zu herkömmlichen Projektansätzen. Die digitalen Bilder liefern Projektteams in Echtzeit Antworten auf „Was wäre wenn“-Fragen. Fehlplanungen, Zeitverzögerungen, kostspielige Korrekturen und „Notlösungen“ werden vermieden.
Der Bürgermeister ist da. Die Sektkorken knallen zur feierlichen Einweihung der neuen Fabrik und Werkhalle – ein Vorzeigeobjekt im kürzlich erschlossenen Industriepark. Bei der ersten Besichtigung der Fabrik präsentiert der Geschäftsführer den Gästen die Maschinen und Produktionssysteme neuester Generation. „Und wo sind die Toiletten und Umkleideräume?“ Der Geschäftsführer erstarrt.
Vergessene Toiletten, mit Stahlträgern kollidierende Hallenkräne, nachträglich eingebaute Notlösungen für den Zugang des Wartungspersonals zur Lüftung unter dem Hallendach, fehlende Stromkabel oder Lagerflächen für Vorkomponenten – das alles könnte professionellen Fertigungsunternehmen und ihren Produktionslinien natürlich nicht passieren. Oder etwa doch?
Die Planung und der Bau moderner Produktionsanlagen und Fabriken sind komplexe Projekte – wie jeder Experte bestätigen wird. Das liegt daran, dass zahlreiche Perspektiven – zunehmend auch für eine flexible Produktion und Produktionslinien – berücksichtigt werden müssen und viele Parteien an der Fabrikplanung und -konstruktion beteiligt sind. Es kommt immer wieder vor, dass vorbereitende Arbeiten oder konkrete Vorgaben für die Planung fehlen. Trotzdem werden später anstehende Aktivitäten bereits vorgezogen, um den Zeitplan einzuhalten.
Mangelnde Kommunikation und fehlende Daten in komplexen Projekten führen früher oder später zu Problemen. Oft werden auch kleine Fehler oder Ungereimtheiten aus einer frühen Projektphase bis zum Schluss aufgeschoben. Ganz nach dem Motto: „Das klären wir später.“ Was dann kurz vor der Fertigstellung des Projekts für Ärger sorgt. Ändern sich während der Planungsphase die zentralen industriellen Rahmenbedingungen, bekommt der Projektleiter rasch graue Haare. Ebenso kann es vorkommen, dass die Fabrik bereits in Betrieb ist, und man dann erst feststellt, dass sich die Toiletten am anderen Ende des Geländes befinden.
Ein gemeinsames 3D-Modell, das die Einführung von Änderungen und ihre Auswirkungen auf den nachfolgenden Produktionsprozess und die einzelnen Produktionslinien untersucht, wäre ein hilfreiches Tool, um Fehler frühzeitig erkennen zu können. Die Vorteile der dreidimensionalen Planung gegenüber der zweidimensionalen sind seit langem bekannt. Bislang waren 3D-Modelle jedoch eher statisch. Sie konnten die Realität nur bedingt abbilden. Eine Einführung von Änderungen in Echtzeit war völlig unmöglich.
Ein digitaler Zwilling, also ein virtuelles Abbild einer ganzen Fabrik mit all ihren Elementen, Maschinen, Logistik und Prozessen in einem Metaverse, war bisher ein weit entfernter digitaler Wunschtraum. Die tatsächlichen technischen Möglichkeiten blieben deutlich dahinter zurück. Marktzahlen zeigen, dass Unternehmen das Potenzial des Metaverse erkennen. Doch sie suchen auch nach einer Technologie, die Erwartungen an ein immersives Nutzungserlebnis erfüllt und zugleich zukunftssicher ist.
Die Suche nach einer solchen Plattform könnte jetzt ein Ende haben. Mit einer neuen Generation technologischer Möglichkeiten im Hardware- als auch Softwarebereich wird der alte Wunschtraum nun Wirklichkeit. Pools aus High-End-Grafikkarten, KI-Modellen und erprobter Animationssoftware verschmelzen zu einem Mix für detaillierte Realitätsdarstellungen in der digitalen Fabrik, die ein hochgradig optimiertes und innovatives Erlebnis erzeugen.
Mit dem industriellen Omniverse hat NVIDIA eine leistungsstarke digitale Plattform für solche Animationen entwickelt. Die neuesten GPU-Generationen sind nicht nur in der Lage, komplexe KI-Modelle zu trainieren – wie beispielsweise für ChatGPT –, sondern können auch Echtzeitanimationen komplexer digitaler Zwillinge für die Erstellung industrieller Metaversen realisieren. Für die Animationssoftware greift NVIDIA in seine Trickkiste und kombiniert seine Produktionshardware mit dem 3D-Framework Universal Scene Description (USD) von Pixar, um in 3D-Welten Beschreibungen, Konsolidierungen, Simulationen und Zusammenarbeit für die industrielle Digitalisierung zu ermöglichen.
Was für Wall-E, Buzz Lightyear, Nemo oder Lightning McQueen gut genug ist, bewährt sich auch bei Simulationen und Modellierungen im „echten“ Geschäftsleben. Nicht nur für die Fabrikplanung, sondern auch für realistische Showrooms oder virtuelle Testfahrten autonomer Fahrzeuge. Aber auch über die Fertigungsindustrie hinaus macht die Plattform Szenarien wie wissenschaftliche und medizinische Simulationen oder Operationen realitätsnäher.
Eine leistungsfähige digitale Plattform ist das A und O für das industrielle Metaverse. Doch eine Plattform allein reicht in Zukunft bei weitem nicht aus. Eine Plattform ist nur so gut wie die Daten, die sie erhält, und die Logik und Funktionalität, die sie bietet. Unternehmen, die eine auf dem industriellen Metaverse basierende Plattform für ihre Zwecke nutzen wollen, benötigen auch das Know-how, um bestehende Datenquellen und Systeme in diese zu integrieren. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass zur Entwicklung effizienter Anwendungen innerhalb des Metaverse Expertise für KI notwendig ist.
Stichwort: Datenquellen. Die Daten, mit denen das industrielle Metaverse „angetrieben“ wird, sind Teil des geistigen Eigentums eines Unternehmens. Sie sollten deshalb sicherstellen, dass sie angemessen geschützt werden. Konzepte für Datensouveränität und Sicherheit spielen daher auch im Metaverse eine entscheidende Rolle und sollten von Anfang an berücksichtigt werden.
„Ein Jahr Arbeit für einen vierminütigen Flug. Ist das nicht abgefahren?“ (Buzz Lightyear, Toy Story)
Das Metaverse bietet für zahlreiche geschäftliche Herausforderungen eine Lösung. Es kann Anwendern und Kunden ein völlig neues, kreatives und intensives Nutzungserlebnis bieten und so Wachstumspotenziale freisetzen. Aber auch das Ersetzen physischer Prozesse und deren virtuelle Abbildung hat das Potenzial, die betriebliche Effizienz zu steigern, die Digitalisierung voranzubringen, Kosteneinsparungen zu erzielen und den ökologischen Fußabdruck zu verringern.
Im Fall der Fabrikplanung zeigen Analysen, dass eine verbesserte Zusammenarbeit im industriellen Metaverse Kosteneinsparungen von 30 Prozent im Vergleich zu einem traditionellen Planungsprozess erzielt. Sicherlich ein gutes Argument, um über Szenarien für die Nutzung des industriellen Metaverse in der digitalen Fabrik nachzudenken.
