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Mensch.Schifffahrt.Meer.
Das Zwillings-Prinzip*
Erst simulieren, dann produzieren – wie der „Digital Twin“ den modernen Schiffsbetrieb und Schiffbau revolutioniert
SMART
SHIPPING
Gunther Meyn
Deep Data, Cloud Computing, Auto- nomes Fahren – das sind die typi- schen Buzz-Wörter im Zeitalter der Digi-
talisierung. Immer wieder fällt auch der Begriff Digital Twin. So bezeichnet man das virtuelle Abbild eines Autos, eines Schiffs oder einer Fabrikanlage, deren reale Eigenschaften via Computersimula- tion nachgestellt werden. Quasi ein ana- log-digitales Bruderpaar.
hilfe eines Digital Twin z.B. das Strömungs- verhalten von Schiffsrümpfen – ganz ohne aufwendige Modellversuche. „So können wir das optimale Schiffsdesign für einen minimalen Kraftstoffverbrauch ermitteln“, sagt Pierre C. Sames, Leiter Forschung und Entwicklung der Klassifikationsgesellschaft DNV GL.
Auch beim technisch anspruchsvollen Umstieg auf umweltfreundliche Antriebs-
Maße und Betriebsdaten des Schiffes fließen in sein digitales Abbild. Am Compu- ter lassen sich dann praxisbezogene Szenarien simulieren, die realitätsnahe Ergeb- nisse liefern
geplanten Zeitabläufen, und gleicht sie in Echtzeit mit Ist-Werten aus der laufenden Produktion ab.“ Ziel des Projekts: Ablauf- störungen aufgrund fehlender oder noch nicht fertiggestellter Bauteile auszuschlie- ßen bzw. vorzubeugen. In einer späteren Ausbaustufe soll der digitale Zwilling dann in die Prozesssteuerung eingreifen und alternative bzw. effizientere Fertigungs- und Montagefolgen empfehlen. Besonders spannend ist der Einsatz von Digital Twins im Bereich der Predictive Maintenance – der vorausschauenden War- tung von Maschinen und Anlagen in Ver- bindung mit IoT (Internet of Things) und Big Data. Schon jetzt werden an Bord moderner Frachtschiffe immer mehr Komponenten mit Messsensoren ausgestattet und rele- vante Betriebsdaten aufgezeichnet. Mithilfe von Algorithmen in einem Digi- tal Twin-Modell lassen sich so Prognosen etwa über das nächste Wartungsintervall oder gar die voraussichtliche Lebensdauer einzelner Assets treffen.
In der Praxis werden dadurch Ausfallzeiten minimiert und ungeplante Wartungsinter- valle vermieden. Für Schiffsbetreiber und Charterer schlummern hier also enorme Sparpotenziale für den Betrieb des „ech- ten“ Zwillings. 7
* Dieser Beitrag wurde in der Ausgabe 3/2020 der Zeitschrift „Deutsche Seeschiff- fahrt“, dem Magazin des Verbandes Deut- scher Reeder, veröffentlicht und uns kos- tenlos zur Verfügung gestellt.
Hinter solchen Modellen verbergen sich hochkomplexe Rechenprozesse und Algo- rithmen. „Der Digital Twin ist die Königs- disziplin der digitalen Transformation“, sagt denn auch Daimler-Forschungschef Dr. Siegmar Haasis. Das gilt erst recht für die maritime Wirtschaft, in der von neuen, emissionsarmen Antriebssystemen bis hin zu komplett autonom fahrenden Schiffen ständig an innovativen Lösungen für die Zukunft geforscht wird.
Ziel: Kostenersparnis
Ob Design, Fahrverhalten, Betriebsdaten, Verbrauch oder Materialverschleiß – the- oretisch lassen sich mit einem Digital Twin alle Eigenschaften rund ums Schiff simu- lieren. Dabei wird der virtuelle Zwilling mit den technischen Daten und erhobenen Messwerten (Livedaten) des realen Pen- dants gefüttert. Experten errechnen mit-
technologien geht nichts ohne Simulatio- nen. Beispiel Hybrid-Fähre: In einem aktu- ellen DNV GL-Projekt wird mithilfe von Digital Twins die bestmögliche Konfigu- ration der elektrischen und konventionel- len Energieverteilungssysteme entwickelt. „Langfristiges Ziel ist es, die Bunkerkosten und somit die Betriebskosten so gering wie möglich zu halten“, sagt Sames.
Theorie und Praxis
Längst experimentieren auch Schiffbauer mit Simulationsmodellen. So will die Bre- mer Lürssen Werft mithilfe eines Digital Twin die Fertigungszeiten verkürzen und dadurch langfristig Kosten sparen. Dazu kooperiert man mit Partnern wie dem Soft- warehaus Prostep AG. Dr. Carsten Zerbst, Teamleiter bei Prostep, erklärt die Abläufe: „Das Modell simuliert Soll-Daten, etwa zur Montagereihenfolge (WEG) oder zu den
18 Leinen los! 12/2020
Foto/Grafik: DNV GL