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Forschungsprojekt

DiNaPro | Modellbasierte Digitalisierung nachhaltiger Produktionsnetzwerke entlang des Produktlebenszyklus

Ziel des Projektes „DiNaPro“ ist die Entwicklung einer integralen Digitalen Zwilling-Technologie zur Optimierung der ökologischen Nachhaltigkeit entlang des Produktlebenszyklus.

Koordinator: Nicholas Frick M. Sc. (CiP)
Projektverantwortung in den Forschungsgruppen:
Jonas Wendt M. Sc. (ETA)
Astrid Weyand M.Sc. (ETA)
Phillip Bausch M. Sc. (MiP)

Sophie Sandner M. Sc. (MiP)
Fuzhang He M. Sc. (TEC)

Laufzeit: 01.07.2021 – 30.06.2024
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Webseite: www.dinapro.de

Ausgangssituation

Die Digitalisierung ist einer der größten Innovationstreiber unserer Zeit und für einen beträchtlichen Teil des Wirtschaftswachstums in Deutschland verantwortlich. Für innovative, digitale Geschäftsmodelle in der Industrie, die auch die ökologische Nachhaltigkeit verfolgen, werden Daten aus den unterschiedlichsten Quellen und in unterschiedlichster Qualität benötigt, um datenbasierte Businesslogiken gewinnbringend einsetzen zu können. Das Bereitstellen und Aufbereiten der Daten stellt viele Unternehmen vor enorme Herausforderungen. Dabei lassen sich mit einem geeigneten, einheitlichen Datenmodell und Datenaustauschformat erhebliche ökonomische und ökologische Potenziale heben.

Zielsetzung

Die Entwicklung eines solchen einheitlichen Datenmodells und Datenaustauschformats in Form einer integralen Digitalen Zwilling-Technologie zur Optimierung der ökologischen Nachhaltigkeit der Produktion ist das Ziel des Forschungsvorhabens „DiNaPro“. Die Anforderungen an das einheitliche Datenmodell und Datenformat werden anhand digitaler Anwendungsfälle aus den verschiedenen Lebenszyklusphasen und Unternehmensebenen hergeleitet. Die Anwendung des integralen Digitalen Zwillings soll damit möglichst vielseitig erfolgen und eine universelle Einsetzbarkeit garantieren. Das Datenmodell wird hierfür von der Produktplanung und Konstruktion über die Produktion und Nutzung bis hin zur Verwertung mit Daten angereichert, die den Anwendern in Form von Assistenzsystemen unter anderem für Produktdesign, Konstruktion, Wertstromdesign, Quality Monitoring, CO2-Monitoring sowie Betriebsoptimierung und Prozesssteuerung zur Verfügung stehen. Ein besonderer Fokus der Assistenzsysteme liegt hierbei auf dem zweiten großen Innovationstreiber unserer Zeit – der Steigerung der ökologischen und sozialen Nachhaltigkeit.

Vorgehensweise

Um das Ziel einer einheitlichen und leicht skalierbaren Digitalen Zwilling-Technologie zur Optimierung der ökologischen und ökonomischen Nachhaltigkeit der Produktion zu erreichen, wird im Projekt ein aus vier Phasen bestehendes Konzept verfolgt. Die erste Phase beginnt mit einer Anforderungsanalyse bei den Anwendungspartnern in Bezug auf die anzuwendenden Assistenzsysteme. Hier sollen unter anderem die technischen Voraussetzungen für die Erfassung von Daten zur Parametrierung des integralen Digitalen Zwillings geschaffen werden. Zudem sind anwendungsfallspezifische Anforderungen an das Datenmodell des integralen Zwillings zu formulieren. Diese Anforderungen sind Grundlage für die theoretische Modellierung des Datenmodells in der zweiten Phase des Vorhabens. Hier gilt es, den integralen Digitalen Zwilling zu entwickeln und diesen über die gesamte Projektlaufzeit hinweg zu überarbeiten. Das Datenmodell kommt schließlich in der dritten Projektphase in den Lernfabriken der TU Darmstadt sowie bei den industriellen Anwendungspartnern zum Einsatz. In dieser Phase werden auch die Assistenzsysteme weiterentwickelt und in die Anwendung gebracht. Dabei werden nicht nur die Assistenzsysteme in Richtung industrieller Einsatzfähigkeit getrieben, sondern zusätzlich relevante Funktionslücken des integralen Digitalen Zwillings aufgedeckt. In der vierten Phase werden eben diese Lücken durch eine Anpassung des Datenmodells geschlossen.

Fördergeber

Konsortialpartner

Projektträger