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Warum braucht ein Bienenstock einen Digitalen Zwilling?

Bildmontage basierend auf einem Foto von Phoenix Contact

Der Digitale Zwilling reduziert den Aufwand für Imker:innen und erhöht die Transparenz für Konsumierende. Sowohl der C02-Fußabdruck als auch die Herkunft des Honigs sind im digitalen Zwilling dokumentiert.

Bienen spielen in unserem Ökosystem eine wichtige Rolle. Sie sorgen dafür, dass wir uns ernähren können, da sie ein wichtiger Bestäuber unserer Nutzpflanzen sind. Um den Ausbruch von Krankheiten oder den Befall von Milben möglichst frühzeitig zu erkennen, müssen Bienenstöcke durch Imker:innen regelmäßig kontrolliert werden. Gibt es erste Anzeichen für ein Ausschwärmen der Bienen, ist darüber hinaus eine schnelle Reaktion erforderlich, bevor sie sich ein neues Nest bauen. Im Rahmen des durch die Phoenix Contact GmbH & Co. KG organisierten (Community-)Projektes Beehyve wurde daher ein Bienenstock mit umfangreicher Sensorik ausgestattet und unter anderem durch das das Mittelstand-Digital Zentrum Hannover digitale Lösungen entwickelt, um die unterschiedlichen Herausforderungen zu adressieren.

Das Projekt Beehyve

Im Projekt Beehyve haben über einen Zeitraum von zehn Monaten Fachleute und Forschende aus den Bereichen IT, IT-Sicherheit, Automatisierung, und dem Maschinen- und Anlagenbau sowohl aus der Industrie als auch aus Universitäten zusammengearbeitet. Neben innovativen Projekten in den Bereichen künstliche Intelligenz, Cloud- und Edge-Computing, Augmented Reality, Cybersicherheit sowie Dateninfrastruktur und -visualisierung wurden Digitale Zwillinge des Bienenstocks und des produzierten Honigs erstellt, in welchen beispielsweise Informationen über den CO2-Fußabdruck des Bienenstocks und des produzierten Honigs hinterlegt sind.

Der Bienenstock

Auf einer grünen Wiese in Bad Pyrmont hat Phoenix Contact einen Bienenstock errichtet, der neue digitale Lösungen präsentiert. Für deren Realisierung verfügt der Bienenstock über eine große Anzahl an Sensoren. Neben Umgebungsbedingungen (Wetterstation) wird beispielsweise das Gewicht des Bienenstocks und die Temperatur im Inneren erfasst. Außerdem überwachen Kameras den Eingang zum Bienenstock und die Arbeit des Imkers. Durch die Vielzahl der am Projekt mitwirkenden Personen ist eine systematische Beschreibung der Datenschnittstellen wichtig, sodass neben den Projektbearbeitenden auch externe Dienstleister und Kunden wissen, wo und wie welche Daten vom Bienenstock zur Verfügung gestellt werden.

Der Digitale Zwilling

Im Rahmen des Projektes wird daher der sensorische Bienenstock durch einen Digitalen Zwilling beschrieben. Die Beschreibung erfolgt durch die Verwaltungsschale. Die Verwaltungsschale ist ein internationaler Standard (IEC 63278-1) zur Beschreibung von Gegenständen wie beispielsweise Maschinen, Anlagen oder Produkten. Jede Verwaltungsschale eines Gegenstandes erhält eine eindeutige ID, die fest mit dem Gegenstand verbunden ist. Jede Verwaltungsschale kann durch Informationen angereichert werden, mit denen der Digitale Zwilling beschrieben wird. Für den Bienenstock werden die Teilmodelle Nameplate, Time Series Data, Carbon Footprint und Asset Interfaces Description verwendet. Über das Time Series Data Teilmodell werden Zeitreihendaten mit der Verwaltungsschale verknüpft. Dies beinhaltet die Sensordaten sowie den Energieverbrauch und die über die Photovoltaikanlage eingespeiste elektrische Energie.

Der CO2-Fußabdruck

Diese Daten werden auch für die Berechnung des CO2-Fußabdrucks verwendet. Dieser ergibt sich für den Bienenstock aus der Summe aller CO2-Fußabdrücke der im Bienenstock verbauten Gegenstände (Bienenstock, Steuerung, Sensoren, etc.). Aufgrund des Energiebedarfs der Steuerung und Sensorik wächst der CO2-Fußabdruck kontinuierlich während der Nutzungsphase.

Darüber hinaus wird auch für den produzierten Honig der CO2-Fußabdruck über das Teilmodell Carbon Footprint in der Verwaltungsschale zu jedem Honigglas ausgegeben und kann vom Konsumenten aufgerufen werden. Hierzu muss lediglich der QR-Code eingescannt werden, der auf dem Honigglas angebracht ist. Hinter diesem ist die AAS-ID hinterlegt, die auf die Webseite des Digitalen Zwillings verweist, auf der die im Zwilling hinterlegten Daten visualisiert werden.  Durch die standardisierte Bereitstellung wird die Transparenz für den Endkunden verbessert und die Erstellung von CO2-Fußabdrücken in der Herstellung vereinfacht.

Der Nutzen für Ihre Produktion

Das Projekt zeigt damit die Vorteile des Einsatzes eines standardisierten Digitalen Zwillings in der Produktion. Die Verwaltungsschale kann ebenso in produzierenden Unternehmen eingesetzt werden, um die Erstellung von CO2-Fußabdrücken zu vereinfachen, oder beispielsweise eine papierlose Fertigung zu ermöglichen. Wenn Sie hierzu mehr erfahren möchten, kontaktieren Sie uns gern. Dr.-Ing. Thomas Lepper, Themenmanager Manufacturing-X, steht Ihnen unter 0172 386 2252 oder lepper@mitunsdigital.de zur Verfügung.

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