Industrie 4.0: Global erster Digital Twin eines Zementwerks

2. März 2023

Das Zementwerk Siggenthal von Holcim Schweiz dient als Pilotstandort, um im Rahmen der globalen Digitalisierungsinitiative «Plants of Tomorrow» - «das Werk von morgen» - neueste Technologien und Arbeitsmethoden zu testen, um die Zementproduktion effizienter, nachhaltiger und sicherer zu gestalten. In der jüngsten Kooperation mit dem britischen Start-up «HyBird» wird weltweit erstmals ein virtueller 3D-Zwilling eines Zementwerks erstellt, um die Arbeitsabläufe der Instandhaltung massiv zu vereinfachen und damit Zeit und Kosten zu sparen.

Ein 200’000 m2 grosses Areal mit über 100 Haupt- und Nebenanlagen verteilt in 60 Gebäuden und Silobauten mit tausenden von Motoren und Sensoren: Dank eines Digital Twins kann künftig das gesamte Werk Siggenthal mit allen relevanten Informationen mit wenigen Klicks auf dem Bildschirm aufgerufen werden. Das Grossprojekt ist Teil der «Plants of Tomorrow»-Strategie von Holcim, in dessen Rahmen innovative und nachhaltige Lösungen in den Bereichen Automatisierung, Robotik und künstliche Intelligenz getestet werden.

Digital Twin als industrielle Revolution

Eine industrielle Anlage wie das Zementwerk Siggenthal ist vergleichbar mit einem lebenden Organismus. Die äussere Hülle und die Hauptanlagen sind die Konstanten – das Skelett, während sich die einzelnen Komponenten, Motoren, Sensoren und Maschinen durch den täglichen Gebrauch und die Instandsetzung permanent verändern. Für die Planung und Ausführung des betrieblichen Unterhalts stellt dies eine grosse Herausforderung dar, die ohne präzise Dokumentation undenkbar ist.

«Die Erstellung eines Digital Twins ermöglicht uns einen grossen Effizienzgewinn, indem alle Daten und Dokumentationen des gesamten Produktionsprozesses sowie die Vorgänge der Instandhaltung in das virtuelle Modell laufend eingespeist und zentral abgerufen werden können», erklärt Michael Suter, Leiter der «Plants of Tomorrow»-Initiative in Siggenthal. Dieser sogenannte Digital Twin ist ein dreidimensionales Abbild eines real existierenden Gebäudes und seines Innenlebens, das interaktiv mit dem Original verbunden ist. Diese stets aktuelle, auch online zugängliche Information eröffnet Holcim und seinen Dienstleistern ein enormes Potential an Zeitersparnis bei der Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung aller Arbeiten rund um die Anlagen.

Alle Produktionsprozesse im Blick
 

Bei der Suche nach einem geeigneten Kooperationspartner entschied sich Holcim Schweiz für die Lösung «Clarity» von HyBird, da das britische Unternehmen die Herausforderungen der industriellen Instandhaltungsprozesse kennt und als Start-up-Firma zudem genügend dynamisch war, um das Digital Twin Projekt innerhalb kürzester Zeit umzusetzen. «In den letzten fünf Wochen haben wir das gesamte Werk mit Spezialkameras gescannt, um ein digitales, bis auf fünf Millimeter präzises Abbild zu erstellen. Nun verbinden wir die Digital Twin Plattform mit den bestehenden Datensystemen von Holcim, um eine Single Source of Truth (SSOT) zu erschaffen – eine konsolidierte Ansicht aller Betriebsdaten, auf die orts- und geräteunabhängig zugegriffen werden kann», so Ahmed Hadid, Gründer und CEO von HyBird.

Effizientere Abwicklung von Instandhaltungsarbeiten

Neben der gesteigerten Sicherheit für ortsunkundige Dienstleister sowie einer höheren Zeit- und Kosteneffizienz im Produktionsbetrieb, bietet die neue Lösung vor allem im Bereich Instandhaltung grosse Vorteile. Mussten Drittdienstleister bisher mehrfach zur Vorbesprechung von Instandhaltungsarbeiten anreisen, können neu über den Digital Twin alle Details in Echtzeit über den Bildschirm besprochen werden. «Durch die exakte virtuelle Werknachbildung können wir ganze Arbeitsabläufe abbilden, vorbesprechen und Instandhaltungsarbeiten dadurch effizienter und zuverlässiger abwickeln. Zudem werden unvorhergesehene Wartungen und Ausfallzeiten reduziert, da wir mögliche Defekte an den Anlagen noch besser vor dem Eintreten erkennen können, weil das System internen und externen Spezialisten jederzeit einen konsolidierten Datensatz vorlegen und auch Warnungen auslösen kann», so Michael Suter.

Um Industrie 4.0 auch in weiteren Werken Realität werden zu lassen, ist nach erfolgreichem Go-Live der Digital Twin Plattform die Ausweitung auf weitere Holcim Standorte in der Schweiz und in Europa geplant.