GreenRetroTwin

Digitalisierung von Bestandsmaschinen in RetroFit-
Anlagen zur Förderung der industriellen
Kreislaufwirtschaft

In Deutschland sind rund 80 Prozent der industriellen Produktionsanlagen sogenannte Brownfield-Anlagen, bei denen die Konstruktions- und Betriebsdaten unvollständig, heterogen oder in proprietären Formaten vorliegen. Eine Integration dieser Anlagen in moderne, digital vernetzte Produktionsumgebungen ist damit mit erheblichem Aufwand verbunden, und die Frage, ob eine Anlage erfolgreich wiederverwendet werden kann, lässt sich kaum zuverlässig beantworten.

Das Projekt setzt auf drei Kerntechnologien: semantische Datenharmonisierung, standardisierte Informationsmodelle wie die Asset Administration Shell (AAS) und den Digital Product Passport (DPP) sowie KI-gestützte Modellanpassung. Diese Kombination bildet die Grundlage für eine skalierbare Lösung, die simulationsfähige Modelle automatisiert aus heterogenen Altdaten generiert. Die erzeugten Modelle dienen anschließend als Grundlage für den Digitalen Zwilling.

Die erzeugten digitalen Modelle ermöglichen es, die Wiederverwendbarkeit einer Bestandsmaschine zu bewerten und sie in neue, verkettete Produktionslinien zu integrieren. Die Wiederverwendung gegenüber einer Neuanschaffung spart typischerweise 60 % Energie und 80 % Material ein und kann die CO₂-Emissionen um bis zu 80 % senken. GreenRetroTwin schafft damit die Grundlage für eine industrielle Kreislaufwirtschaft im Maschinen- und Anlagenbau

Problemstellung

Bisherige Verfahren der virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) setzen vollständige Engineering-Daten voraus und werden primär für Greenfield-Anlagen entwickelt. Brownfield-Anlagen hingegen erfüllen diese Voraussetzung nicht, denn ihre Dokumentation ist über Jahrzehnte gewachsen, unternehmensspezifisch und häufig in proprietären Formaten abgelegt. Dadurch entsteht eine Lücke zwischen ressourceneffizientem Re-Use-Potenzial und digitalem Engineering.

Zwar bieten spezialisierte Dienstleister manuelle Retrofit-Modellierungen an, doch diese Lösungen sind weder standardisierbar noch skalierbar und binden erhebliche personelle Ressourcen mit spezifischem Expertenwissen. Erschwerend kommt hinzu, dass Simulationsmodelle, die für Greenfield-Anlagen erstellt werden, nach der Inbetriebnahme typischerweise nicht weiter gepflegt werden. Umbauten, Verschleiß und Änderungen an Steuerungsprogrammen führen dazu, dass das Modell zunehmend von der Realität abweicht und für spätere Wiederverwendungsszenarien unbrauchbar wird.

Es fehlt damit eine automatisierte Prozesskette, die heterogene Altdaten semantisch harmonisiert, in standardisierte Informationsmodelle überführt und daraus Simulationsmodelle generiert. Diese Prozesskette ermöglicht eine skalierbare Wieder- und Weiterverwendung von Bestandsmaschinen, dass das ökologische sowie wirtschaftliche Potenzial der industriellen Kreislaufwirtschaft ausschöpft.

Lösungsansatz

Ausgangspunkt ist die Aufbereitung von Altdaten aus Mechanik, Elektrik und Steuerungstechnik. Diese Daten liegen typischerweise in inkonsistenten Strukturen, mit uneinheitlicher Semantik und in proprietären Formaten vor. Mittels semantischer Datenintegration, Ontologien und Übersetzungstabellen werden diese Daten aufbereitet, um eine einheitliche Modellgrundlage zu schaffen.

Auf dieser harmonisierten Datenbasis werden die Anlagendaten in standardisierte Informationsmodelle überführt. Den Kern bildet dabei die Asset Administration Shell (AAS). Der Digitale Produktpass (DPP) baut auf der AAS auf, um Transparenz im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu schaffen. Aus den AAS- und DPP-konformen Informationsmodellen werden automatisiert simulationsfähige Modelle generiert. Diese werden über den TwinStore der Simulationsplattform ISG-virtuos zugänglich gemacht und können so frühzeitig im Engineering neuer Anlagen eingebunden werden.

Auf Basis der aktualisierten Simulationsmodelle ermöglicht eine Bewertungsmethodik eine fundierte Entscheidungsgrundlage zur Frage, ob und unter welchen Bedingungen bestehende Maschinen und Komponenten wirtschaftlich und technisch sinnvoll in neue Produktionsanlagen integriert werden können. Die entwickelte Methodik wird an einem Demonstrator des Projektpartners Grob-Werke validiert. Durch die Bereitstellung dieser Modelle über den TwinStore entsteht ein skalierbares Ökosystem, das die digitale Wiederverwendung von Bestandsmaschinen industrieweit zugänglich macht und einen direkten Beitrag zur Umsetzung der Ziele der industriellen Kreislaufwirtschaft leistet.

Fragen und Antworten