Was ist ein „Digital Thread“?

Obwohl die direkte Übersetzung dazu verleiten lässt: Nein, es geht hier nicht um Kleidung oder Stoffe, sondern um künstliche Intelligenz. Unter dem „Digital Thread“ versteht man den digitalen roten Faden, der sich durch ein Labyrinth von Daten zieht und Zusammenhänge herstellt.

Das Digital Thread-Konzept ist ein mächtiges Rahmenwerk für den Zugriff auf verstreute Daten. Es beschreibt deren Verfügbarkeit und damit die Möglichkeit, neue analytische Methoden und Mittel der Entscheidungsfindung in das tägliche Geschäft einfließen zu lassen. Es geht weiterhin um Nachweise, dass und wie alle Schritte in einer Produktentstehung geleistet wurden, gerade beim Testen sicherheitskritischer Produkte, und um die Einflussnahme auf fertige Produkte: um Änderungen auch im laufenden Betrieb vornehmen zu können und die Gewährleistung, dass dann immer noch alles seine Ordnung hat.

Der große Nutzen des Digital Thread sind Schnelligkeit, Agilität und Effizienz in der Produktentwicklung und in Betriebsprozessen sowie in all den einzelnen Aufgaben, die daran gekoppelt sind.

Wie funktioniert der Digital Thread?

Ein digitaler roter Faden schafft Homogenität und einfachen, universellen Zugriff auf Daten. Er zieht sich entlang verketteter Datenmengen, webt sich so in und durch Geschäftsprozesse und Funktionen und schafft damit Durchgängigkeit und Zugänglichkeit in einem undurchschaubaren Meer von Information.

Digital Threads gibt es für unterschiedlichste Dinge und Prozesse. Im einfachsten Fall folgt der Digital Thread eines Produktes seinem Lebenszyklus von den Anforderungen über das Design und seine Umsetzung in der Konstruktion über das Lebenszyklusmanagement bis hin zu Fertigungsanweisungen, Lieferantenmanagement und weiter durch die Service-Historien bis hin zu Vorkommnissen bei Kunden. Mit Hilfe dieses roten Fadens können Unternehmen Vorhersagen treffen und in beide Richtungen entlang dieses Lebenszyklus‘ effektiv kommunizieren. Es werden Zusammenhänge ausgetauscht, es wird deutlich, wo im Lebenszyklus sich welche Version des Produktes gerade befindet, es wird sichergestellt, dass alle Beteiligten auf aktuelle Daten zugreifen und dass sie schnell auf eintretende Ereignisse oder Änderungen zugreifen können oder aufmerksam gemacht werden.

Ähnliche Konzepte entstehen derzeit für komplette Betriebsumgebungen und Unternehmensprozesse – einschließlich der dazugehörigen Abläufe und Aufgabenbeschreibungen. Hintergrund ist die wachsende Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette durch Technologien wie IIoT, AR, MES, und andere.

Was ist der konkrete Nutzen des Digital Thread?

Das Aufspüren korrekter Daten beansprucht einen erheblichen Teil der Arbeitszeit für die Mitarbeiter in Unternehmen, weit in die zweistelligen Prozentzahlen hinein. Die Integration unterschiedlich gewachsener Informationssysteme ist aufwändig und teuer und Informationslücken sorgen dafür, dass regelmäßig Ziele und Zeitvorgaben nicht erreicht werden - und damit Geschäft verloren geht. Eine IDC-Studie von 2018 mit mehr als 400 Personen, die regelmäßig mit Daten arbeiten, zeigt auf, dass bei der Auswertung 37% der Zeit allein für die Suche nach Daten verwandt wird, während nur 27% für die eigentliche Analyse zur Verfügung steht.

Im Zeitalter des digitalen Wandels ist die Problematik massiv gewachsen und der Digital Thread gewinnt umso mehr an Bedeutung, um die Geschwindigkeit und Agilität von Entscheidungsprozessen zu erhöhen – durch die Verfügbarkeit aller benötigten Daten. Der Digital Thread beseitigt Bottlenecks, erhöht die Transparenz und die Genauigkeit kritischer Geschäftsinformation entlang der Wertschöpfungskette.

Man stelle sich die Türverriegelung eines autonomen Zuges vor. Das System ist von Unmengen verschiedener Einflüsse abhängig. Es sind jede Menge Anforderungen daran geknüpft, etwa zum Öffnen und Schließen im Gefahrenfall, zur Umgebungskontrolle, ob der Zug korrekt am Bahnsteig steht oder nicht, ob die dazugehörenden Bahnsteig-Sicherungssysteme korrekt funktionieren - weitere Verknüpfungen bestehen mit der Serviceabteilung und mit Bedienungsanweisungen für den Krisenfall. Das Schließsystem wird zudem auf unterschiedliche Arten beschrieben, als Funktionsbeschreibung, als technisches System oder als Ablaufschema - hier muss wiederum sichergestellt sein, dass diese Beschreibungen untereinander konsistent sind und nicht im Rahmen eines Änderungsprozesses nur einseitig abgewandelt werden, dann gäbe es schnell einen Widerspruch in der Gesamtbeschreibung. Der Digital Thread muss hier überall durch. Weiter muss er durch die Steuerung des Schienensystems, die Sensorik, die Sicherheitstechnik, bis hin zur Rettungsleitstelle, durch die Betriebsanweisungen und durch die Service-Abteilung, wenn mal ein Monteur etwas ändert.

Wie hängen Digital Thread und Digital Twin zusammen?

Neben der Durchgängigkeit und Kombination von Daten aus verschiedenen Systemen, verknüpfen die modernsten Konzepte zusätzlich Sensordaten aus der physischen Welt mittels IoT oder ‘virtueller Sensoren’. So werden digitale Stellvertreter von Produkten, Prozessen, oder sogar Menschen mit ihren Arbeitsabläufen gebildet. Intelligente Algorithmen können darauf potenzielle Szenarien durchspielen und so Möglichkeiten zur Optimierung finden, insbesondere wenn sich Rahmenbedingungen ändern und neue Entscheidungen getroffen werden müssen.

Wenn ein Digital Thread oder die ‘Definition’ eines Produktes oder Prozesses auf ein 2D- oder 3D-graphisches Abbild angewandt wird und Informationen zum Produkt bzw. Prozess aus der realen Welt an diesem Modell gespiegelt wird, um dessen Eigenschaften zu verstehen und das Verhalten zu prognostizieren, wird das „Digital Twin“ oder digitaler Zwilling genannt. Die Anwendungsmöglichkeiten des digitalen Zwillings umfassen vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) sowie die intelligente Betriebssteuerung in einem industriellen Umfeld.
Um einen Digital Twin zu erstellen, muss zunächst ein Digital Thread geschaffen werden. Er ist unabdingbar, um den Datenfluss entlang des Lebenszyklus' zu vereinheitlichen und zu orchestrieren - vom ursprünglichen Design, über Konstruktion und Produktion bis zu Betrieb und Wartung. Damit schaffen Hersteller einen ganzheitlichen Einblick in die Eigenschaften und das Verhalten eines Produktes und können beides so analysieren und optimieren. Und nur so können sie gewährleisten, dass alle Funktionen in der Organisation stets mit der aktuell gültigen Information arbeiten.

IoT-Technologie, Technologie zur Vernetzung von Arbeitskräften wie Augmented Reality, immer umfassendere MES-Systeme und die Vernetzung entlang der Lieferkette helfen, den Digital Thread in die Breite zu tragen. So werden sie jenseits von Produkten zu mehr als einem Faden, eher einem vernetzenden Tuch, das tief in die Abläufe blicken lässt. Verwebt in eine ganzheitliche Sicht eines Unternehmens, quer über voneinander abhängige Prozesse und Funktionen, bilden so viele digitale rote Fäden gemeinsam ein digitales Netz.

Aber es ist weniger ein Netz, in dem man sich verfängt, als ein Netz, das verbindet. Weitere Impulse und Beratung für Digital Threads in Ihrem eigenen Unternehmen erhalten Sie bei einem Besuch im Aachener European 4.0 Transformation Center oder im Digital Capability Center.