Skip to main content

2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

Application of Multi-Model Databases in Digital Twins Using the Example of a Quality Assurance Process

verfasst von : Julian Koch, Gerald Lotzing, Martin Gomse, Thorsten Schüppstuhl

Erschienen in: Towards Sustainable Customization: Bridging Smart Products and Manufacturing Systems

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

As digitalization in factories continues, companies increasingly want to establish their production as a cohesive digital representation. One method to achieve this over the lifecycle of an asset is the digital twin (DT). It contains model descriptions of products and processes and incorporates asset-specific information. Due to the variety of data generated, efficient handling poses a challenge. Previously used databases often follow a relational approach, which is not suitable for storing extensive, heterogeneous, unstructured data. NoSQL, which can basically handle this data, however, only supports one data model (e.g., graphs), resulting in multiple databases for each data model. We propose the use of multi-model databases (MMD) for digital twins which can store the whole range of data models needed within one single system. Since MMDs found only little application in this context, advantages over the aforementioned approaches for their use in digital twins are shown. The MMD allows to connect all generated data consistently which thereby enables an efficient cross-data model query. The development and application of a digital twin in an MMD is demonstrated by an industrial quality inspection process. In accordance with the DT, all necessary data, such as inspection equipment, plans and processes, are represented in a suitable data model inside the MMD. Finally, the results of the application of MMD in DTs are discussed and aspects for future work are pointed out.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Kritzinger, W., Karner, M., Traar, G., Henjes, J., Sihn, W.: Digital twin in manufacturing: a categorical literature review and classification. IFAC-Papers Online 51(11), 1016–1022 (2018)CrossRef Kritzinger, W., Karner, M., Traar, G., Henjes, J., Sihn, W.: Digital twin in manufacturing: a categorical literature review and classification. IFAC-Papers Online 51(11), 1016–1022 (2018)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Singh, S., et al.: Data management for developing digital twin ontology model. Proc. IMechE, Part B: J. Eng. Manuf. 1–15 (2020) Singh, S., et al.: Data management for developing digital twin ontology model. Proc. IMechE, Part B: J. Eng. Manuf. 1–15 (2020)
3.
Zurück zum Zitat Singh, S., Shehab, E., Higgins, N., Fowler, K., Tomiyama, T., Fowler, C.: Challenges of Digital Twin in High Value Manufacturing. Cranfield University, Bedford UK (2018)CrossRef Singh, S., Shehab, E., Higgins, N., Fowler, K., Tomiyama, T., Fowler, C.: Challenges of Digital Twin in High Value Manufacturing. Cranfield University, Bedford UK (2018)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Uhlemann, T.H.-J., Schock, C., Lehmann, C., Freiberger, S., Steinhilper, R.: The digital twin: demonstrating the potential of real time data acquisition in production systems. Procedia Manuf. 9, 113–120 (2017)CrossRef Uhlemann, T.H.-J., Schock, C., Lehmann, C., Freiberger, S., Steinhilper, R.: The digital twin: demonstrating the potential of real time data acquisition in production systems. Procedia Manuf. 9, 113–120 (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Stark, R., Kind, S., Neumeyer, S.: Innovations in digital modelling for next generation manufacturing system design. CIRP Ann. 66(1), 169–172 (2017)CrossRef Stark, R., Kind, S., Neumeyer, S.: Innovations in digital modelling for next generation manufacturing system design. CIRP Ann. 66(1), 169–172 (2017)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Wiese, L.: Polyglot database architectures = polyglot challenges. In: Proceedings of the LWA 2015 Workshops, pp. 422–426 (2015) Wiese, L.: Polyglot database architectures = polyglot challenges. In: Proceedings of the LWA 2015 Workshops, pp. 422–426 (2015)
10.
Zurück zum Zitat Liu, Z.H., Lu, J., Gawlick, D., Helskyaho, H., Pogossiants, G., Wu, Z.: Multi-model database management systems - a look forward. In: Gadepally, V., Mattson, T., Stonebraker, M., Wang, F., Luo, G., Teodoro, G. (eds.) DMAH/Poly -2018. LNCS, vol. 11470, pp. 16–29. Springer, Cham (2019). https://doi.org/10.1007/978-3-030-14177-6_2CrossRef Liu, Z.H., Lu, J., Gawlick, D., Helskyaho, H., Pogossiants, G., Wu, Z.: Multi-model database management systems - a look forward. In: Gadepally, V., Mattson, T., Stonebraker, M., Wang, F., Luo, G., Teodoro, G. (eds.) DMAH/Poly -2018. LNCS, vol. 11470, pp. 16–29. Springer, Cham (2019). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-030-14177-6_​2CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Wolff, E., Gürsoy, H.-C., Hartmann, A., Spichale, K.: NoSQL-Architekturen. Wie sich die neuen Datenbanken auswirken. www.objektspektrum.de. Accessed 24 March 2021 Wolff, E., Gürsoy, H.-C., Hartmann, A., Spichale, K.: NoSQL-Architekturen. Wie sich die neuen Datenbanken auswirken. www.​objektspektrum.​de. Accessed 24 March 2021
13.
Zurück zum Zitat Cordts, S., Blakowski, G., Brosius, G.: Datenbanken für Wirtschaftsinformatiker, 1st edn. Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden (2011)CrossRef Cordts, S., Blakowski, G., Brosius, G.: Datenbanken für Wirtschaftsinformatiker, 1st edn. Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden (2011)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Thomas, M.R.: NoSQL databases and data modeling techniques for a document-oriented NoSQL database. InSITE 259–268 (2015) Thomas, M.R.: NoSQL databases and data modeling techniques for a document-oriented NoSQL database. InSITE 259–268 (2015)
17.
Zurück zum Zitat Whitrock, P.: MongoDB Relations. Embedding vs Referencing (2014) Whitrock, P.: MongoDB Relations. Embedding vs Referencing (2014)
18.
Zurück zum Zitat Steemann, J.: Datenmodellierung in nicht relationalen Datenbanken (2013) Steemann, J.: Datenmodellierung in nicht relationalen Datenbanken (2013)
19.
Zurück zum Zitat Malakuti, S., et al.: Digital twins for industrial applications. Definition, business values, design aspects, standards and use cases. IIC (2020) Malakuti, S., et al.: Digital twins for industrial applications. Definition, business values, design aspects, standards and use cases. IIC (2020)
20.
Zurück zum Zitat Klöckner, K.: Im Vergleich: NoSQL vs. relationale Datenbanken, Univ. Siegen (2016) Klöckner, K.: Im Vergleich: NoSQL vs. relationale Datenbanken, Univ. Siegen (2016)
21.
Zurück zum Zitat VDI: Prüfprozessmanagement. Identifizierung, Klassifizierung und Eignungsnachweise von Prüfprozessen. Verein Deutscher Ingenieure e.V., Düsseldorf (2600) (2013) VDI: Prüfprozessmanagement. Identifizierung, Klassifizierung und Eignungsnachweise von Prüfprozessen. Verein Deutscher Ingenieure e.V., Düsseldorf (2600) (2013)
22.
Zurück zum Zitat Deutsches Institut für Normung e.V.: Messmanagementsysteme - Anforderungen an Messprozesse und Messmittel. Beuth Verlag GmbH, Berlin (10012:2003) (2004) Deutsches Institut für Normung e.V.: Messmanagementsysteme - Anforderungen an Messprozesse und Messmittel. Beuth Verlag GmbH, Berlin (10012:2003) (2004)
23.
Zurück zum Zitat Roggensack, J., Beck, C.: Der Mess- und Prüfmittelbeauftragte. Prüfplanung. Praxistipps zur Prüfplanung. WEKA Media GmbH & Co. KG, Kissing (2004) Roggensack, J., Beck, C.: Der Mess- und Prüfmittelbeauftragte. Prüfplanung. Praxistipps zur Prüfplanung. WEKA Media GmbH & Co. KG, Kissing (2004)
Metadaten
Titel
Application of Multi-Model Databases in Digital Twins Using the Example of a Quality Assurance Process
verfasst von
Julian Koch
Gerald Lotzing
Martin Gomse
Thorsten Schüppstuhl
Copyright-Jahr
2022
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-90700-6_41

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.