„Ohne Digitalen Zwilling keine Wettbewerbsfähigkeit“

Viele Unternehmen haben bereits Digitalisierungslösungen eingeführt. Der nächste entscheidende Schritt ist jetzt, diese Lösungen durchgängig miteinander zu verbinden – vom Programmieren über die Validierung bis zur realen Maschine. Florian Kühlwetter M.Sc., Global Expert Machine Virtualization, Siemens AG

Florian Kühlwetter M.Sc.
Global Expert Machine Virtualization, Siemens AG

„Der Digitale Zwilling muss nicht immer die große High-End-Lösung sein. Schon eine virtuelle NC-Validierung kann helfen, Fehler zu vermeiden, Prozesse sicherer zu machen und Produktivitätspotenziale zu heben.“

Herr Kühlwetter, Sie sprechen vom „Next Level of Part Manufacturing“. Wo steht die Teilefertigung aktuell?

Die Situation ist sehr unterschiedlich. Viele Fertigungsunternehmen stehen heute unter enormem Kostendruck, etwa durch internationale Wettbewerber oder durch hohe Lohnkosten. Und es gibt Branchen wie Aerospace und Defense, in denen der Auftragseingang extrem hoch ist und Unternehmen ihre Produktivität massiv steigern müssen. Exakt in diesem Spannungsfeld bewegen wir uns: Produktivitätssteigerung auf der einen Seite und Kostensenkung auf der anderen.

Im Rahmen der Intertool X Schweissen diskutierte Ing. Robert Fraunberger mit Florian Kühlwetter von Siemens über durchgängige digitale Prozesse, virtuelle Maschinenmodelle, Digitale Zwillinge und die Zukunft der Teilefertigung.

Florian Kühlwetter M.Sc.
Global Expert Machine Virtualization, Siemens AG

„Die menschenleere Fabrik wird es aus meiner Sicht nicht vollständig geben. Aber die Rolle des Menschen verändert sich: weg von repetitiven Tätigkeiten, hin zu anspruchsvolleren Aufgaben, unterstützt durch Digitale Zwillinge und KI.“

Was ist aus Ihrer Sicht aktuell die größte Herausforderung?

Ein zentrales Thema ist die fehlende Durchgängigkeit. Viele Unternehmen haben in den letzten Jahren unterschiedliche Digitalisierungslösungen eingeführt. Diese Lösungen haben oft auch Potenziale gehoben. Problematisch wird es jedoch, wenn Softwareprodukte nicht richtig miteinander interagieren, Schnittstellen fehlen oder Daten nicht durchgängig genutzt werden können. Dadurch entstehen neue Brüche im Prozess und damit kämpfen heute viele Unternehmen.

Florian Kühlwetter von Siemens hielt auf der Intertool X Schweissen zudem einen Fachvortrag zum Thema „Next Level of Part Manufacturing“. Das komplette Video zum Vortrag ist via QR-Code abrufbar.

Ist die digitale Transformation in der Fertigung also noch nicht überall angekommen?

Es gibt auch hier ein sehr gemischtes Bild. Große Unternehmen beschäftigen sich schon lange intensiv mit Digitalisierung und haben entsprechende Ressourcen aufgebaut. Gleichzeitig gibt es viele kleine Lohnfertiger oder Zulieferer, bei denen der Geschäftsführer selbst noch täglich in der Werkstatt steht. Dort wird teilweise noch direkt an der Maschine programmiert. Etwas, von dem man vor zehn Jahren vielleicht gedacht hätte, dass es heute kaum noch Praxis ist. Aber das gibt es weiterhin. In Verbindung mit Fachkräftemangel und Kostendruck ist das natürlich eine große Herausforderung.

Der Video- und Podcast der x-technik FERTIGUNGSTECHNIK mit Florian Kühlwetter von Siemens ist ab sofort auf YouTube und allen gängigen Podcast-Plattformen abrufbar.

Viele Digitalisierungsprojekte bleiben zudem im Pilotstatus stecken. Warum ist das so?

Oft wird viel ausprobiert und pilotiert. Dann fehlen plötzlich Ressourcen, ein Proof of Concept wird nicht zu Ende geführt oder der ROI lässt sich nicht darstellen, weil man zu früh aufgehört hat. Manchmal verändert sich auch der Markt so schnell, dass Projekte nicht weitergeführt werden. Digitalisierung braucht aber Durchhaltevermögen und ein klares Zielbild.

Was bedeutet für Sie konkret das „Next Level“ der Teilefertigung?

Für uns geht es darum, von Insellösungen wegzukommen und eine durchgängige Daten- und Prozesskette zu schaffen. Das betrifft die Programmerstellung, die Validierung, die Kollisionsvermeidung und letztlich auch die reale Bearbeitung an der Maschine. Mit einer Plattform aus Digitalen Zwillingen kann die Fertigung auf ein neues Niveau gehoben werden. Ziel ist, Prozesse effizienter zu gestalten, Fehler zu vermeiden und in bestimmten Bereichen auch mannlose Fertigung zu ermöglichen.

Welche Rolle spielt Siemens dabei?

Siemens bietet verschiedene Lösungen, die interoperabel zusammenwirken. Der Digitale Zwilling ist dabei nicht als einzelne isolierte Anwendung zu verstehen, sondern in verschiedenen Ausprägungen innerhalb einer durchgängigen Plattform. Wichtig ist, dass Anwender nicht fünf Digitale Zwillinge mit fünf unterschiedlichen Benutzeroberflächen pflegen müssen. Vielmehr soll ein digitales Maschinenmodell in unterschiedlichen Prozessschritten nutzbar sein, etwa in der Arbeitsvorbereitung, in der Simulation oder direkt an der Maschine.

Viele Unternehmen haben aber bestehende Systemlandschaften, ältere Architekturen oder individuelle Lösungen. Wie gehen Sie damit um?

Unser Ansatz ist Offenheit. Wir wissen, dass kein Unternehmen von heute auf morgen sein CAM-System oder seine gesamte IT-Landschaft austauschen kann. Deshalb setzen wir auf offene Schnittstellen und APIs. So können bestehende Systeme angebunden und Unternehmen schrittweise in Richtung Durchgängigkeit geführt werden. Es geht nicht darum, alles sofort zu ersetzen, sondern vorhandene Strukturen sinnvoll zu integrieren.

Können Sie ein Beispiel aus der Praxis nennen?

Ein Beispiel stammt aus dem Bereich Aerospace und Defense. Dort konnten wir bereits bei der Planung einer neuen Fabrik Potenziale heben, noch bevor die Maschinen geliefert waren. An einem bestehenden Standort wurden mit Hilfe des Digitalen Zwillings bereits Teileprogramme für Maschinen erstellt, die physisch noch gar nicht vorhanden waren. Als die Maschinen später geliefert wurden, konnten die Programme direkt eingespielt werden. Dadurch ließ sich wertvolle Zeit gewinnen, die sonst für Postprozessoren, Einfahren und Validierung verloren gegangen wäre.

Das heißt, Programme können erstellt und validiert werden, bevor die Maschine real existiert?

Genau. Das ist keine Zukunftsmusik mehr, es ist Realität. Wenn das Maschinenmodell vorhanden ist, kann ein Bauteil virtuell vorbereitet und validiert werden. Besonders unter hohem Produktivitätsdruck ist das enorm wertvoll, weil die Maschine nach der Lieferung schneller produktiv genutzt werden kann.

Wie reagieren Werkzeugmaschinenhersteller auf diese Entwicklung?

Auch dort findet ein Umdenken statt. Maschinenhersteller verstehen zunehmend, dass der Digitale Zwilling nicht nur ein technisches Hilfsmittel ist, sondern auch ein eigenes Geschäftsmodell sein kann. Wenn Hersteller Digitale Zwillinge mitliefern oder als Option anbieten, verändert das auch die Zusammenarbeit mit den Kunden. Man kann auf Basis eines virtuellen Maschinenmodells Prozesse auch schon vorab besprechen und sogar optimieren.

Ist eine Siemens-Steuerung Voraussetzung für diesen durchgängigen Ansatz?

Ideal ist es natürlich, wenn eine Siemens-Steuerung im Einsatz ist, weil dann die Durchgängigkeit besonders hoch ist. Wir haben aber auch Ansätze, um andere Steuerungen über APIs oder Emulationen einzubinden. Das Ziel ist, möglichst viele reale Kundensituationen abzubilden und bestehende Umgebungen nicht auszuschließen.

Der Digitale Zwilling ist Ihr zentrales Thema. Was braucht es, damit er die reale Maschine möglichst exakt abbildet?

Zunächst muss man klären, welchen Anwendungsfall der Digitale Zwilling erfüllen soll. Es gibt nicht den einen Digitalen Zwilling für alles. Ein wichtiger Baustein sind CAD-Daten, um die Maschine geometrisch in 3D abbilden zu können. Ebenso wichtig sind Steuerungsdaten. Bei Siemens arbeiten wir mit dem Originalarchiv der Maschine, das als Basis für die virtuelle Steuerungsabbildung dient. Je nach Anwendung kann ein Digitaler Zwilling aber auch zunächst nur die Steuerung abbilden, um Programme syntaktisch zu prüfen oder virtuell einzufahren.

Der Digitale Zwilling muss also nicht immer die High-End-Variante sein?

Richtig. Es muss nicht immer ein hochkomplexer Digitaler Zwilling mit vollständiger CAD/CAM/CNC-Integration sein. Auch ein „kleiner“ Digitaler Zwilling, der etwa NC-Programme validiert, kann bereits erheblichen Nutzen bringen. Schon dadurch lassen sich Fehler vermeiden und Produktivitätspotenziale heben. Der Digitale Zwilling sollte dabei zum jeweiligen Anwendungsfall passen.

Welche Bedeutung hat die virtuelle Validierung für die Prozesssicherheit?

Eine sehr große. In der realen Fertigung können kleine Fehler zu Kollisionen, Ausschuss oder Maschinenstillstand führen. Mit einem Digitalen Zwilling lassen sich Programme vorab prüfen und optimieren. Validierungsdaten können anschließend auch an der realen Maschine genutzt werden, um den Bediener zusätzlich zu unterstützen und die letzten kritischen Prozent im Prozess abzusichern. Insbesondere wenn Unternehmen mannlos oder 24/7 fertigen wollen, ist Prozesssicherheit unverzichtbar.

Siemens arbeitet in diesem Umfeld auch mit Partnern zusammen. Warum?

Viele Kunden nutzen bereits etablierte Systeme wie Vericut und CHECKitB4 für Simulation oder Validierung. Deshalb ist es sinnvoll, unseren USP – also die virtuelle Steuerung von Siemens – in Partnerlösungen zu integrieren. Die Stärke von Siemens liegt darin, die reale Steuerung sehr exakt virtuell abzubilden. Partner wiederum bringen ihre Kompetenz in der 3D-Simulation oder in etablierten Validierungsumgebungen ein. Für den Kunden entsteht dadurch eine Lösung, die sich gut in bestehende Prozesse einfügt.

Geht es aus Ihrer Sicht künftig überhaupt noch ohne Digitalen Zwilling?

Ich würde sagen: Nein, nicht wenn man wettbewerbsfähig bleiben will. Die spannende Frage ist aber, wie der Digitale Zwilling konkret aussieht. Es muss nicht für jeden Anwendungsfall die größte Lösung sein. Aber irgendeine Form der virtuellen Absicherung und Validierung wird immer wichtiger. Internationale Fertigungsnetzwerke, standortübergreifende Programmierung und steigende Anforderungen an Produktivität machen den Digitalen Zwilling zunehmend zu einem Muss.

Welche Rolle spielt der Digitale Zwilling beim Fachkräftemangel?

Ebenso eine sehr wichtige. Heute gibt es noch viele erfahrene Maschinenbediener, die sofort wissen, was bei bestimmten Problemen zu tun ist. Dieses Know-how wird durch den demografischen Wandel knapper. Der Digitale Zwilling kann helfen, Wissen verfügbar zu machen, neue Mitarbeiter zu schulen und risikofreies Lernen zu ermöglichen. Man kann Programme testen, Prozesse ausprobieren und mit der Maschine arbeiten, ohne reale Schäden zu riskieren.

Verändert sich dadurch auch das Berufsbild des Maschinenbedieners?

Ja, definitiv. Einfache repetitive Tätigkeiten werden weniger. Der Mensch wird weiterhin gebraucht, aber in einer anderen Rolle. Er wird stärker überwachen, optimieren, eingreifen und digitale Werkzeuge nutzen. In Kombination mit KI kann der Digitale Zwilling künftig zusätzlich unterstützen, etwa indem neue Bediener zuerst virtuell trainieren, bevor sie an der realen Maschine arbeiten.

Welche Chancen ergeben sich durch Standortunabhängigkeit?

Programme können an einem Standort erstellt und validiert werden, während die Produktion an einem anderen Standort stattfindet. Das sehen wir heute bereits. Gerade internationale Unternehmen profitieren davon, wenn Programme zentral vorbereitet und anschließend standortübergreifend genutzt werden können.

Wenn Sie 10 bis 15 Jahre nach vorne blicken: Wird die sogenannte Dark Factory Realität werden?

Ich glaube nicht, dass es eine komplett menschenleere Fabrik geben wird. Aber der Mensch wird in der Fertigung eine neue Rolle einnehmen. Er wird stärker überwachen, optimieren und bei Bedarf gezielt eingreifen. Dabei werden ihn Digitale Zwillinge und KI-Systeme unterstützen.

Der Mensch bleibt also ein entscheidender Faktor?

Absolut. Gerade das Know-how, das wir hier am Standort vor allem im DACH-Raum haben, bleibt extrem wichtig. Entscheidend ist, dass wir uns auf die Zukunft vorbereiten und die passenden digitalen Werkzeuge nutzen. Wenn Unternehmen, Maschinenhersteller, Technologieanbieter und Anwender partnerschaftlich zusammenarbeiten, kann die Teilefertigung auch in den kommenden 10 bis 15 Jahren wettbewerbsfähig am Standort bleiben.

Vielen Dank für das Gespräch!