Cedric King
11. März 2020

Digital Twin

Die Technologie „Digital Twin“ nimmt eine immer größere Rolle in verschiedenen Unternehmensbereichen und -branchen ein. Windturbinen, Motoren und Kräne können sich nun gegenseitig verstehen und mit den Ingenieuren in natürlicher Sprache unterhalten. Diese Art der Kommunikation zwischen Geräten, Systemen und Menschen ist längst keine Science-Fiction mehr.

Definition

Beim „Digital Twin“, auch digitaler Zwilling genannt, handelt es sich um eine virtuelle Darstellung eines physischen Objekts oder Systems. Im Wesentlichen ist ein digitaler Zwilling ein Computerprogramm, das reale Daten über ein physisches Objekt oder System als Input nimmt und Prädiktionen oder Simulationen als Output erstellt. Auf diese Weise können Unternehmen den Einfluss von Inputs auf physische Objekte oder Systeme beobachten, bevor diese vollständig entwickelt werden.

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Entstehungsgeschichte

Die Idee zum „Digital Twin“ kam erstmals bei der NASA auf. Diese verwendete die Technologie zur vollständigen Nachbildung früherer Raumkapseln, die am Boden zur Spiegelung und Diagnose von Problemen im Orbit verwendet wurden.

2017 nahm die Zwillingstechnologie allerdings erst richtig Fahrt auf. In diesem Jahr bezeichnete Gartner die digitalen Zwillinge als einen der 10 wichtigsten strategischen Technologietrends und war der Meinung, dass in den nächsten drei bis fünf Jahren Milliarden von Dingen durch „Digital Twins“ repräsentiert werden könnten. Ein Jahr später betitelte Gartner die digitalen Zwillinge erneut als einen der Top-Trends im Unternehmensumfeld.

Einsatzzweck

Im Allgemeinen dienen „Digital Twins“ dazu, die Leistung eines Unternehmens zu steigern. Die Technologie unterstützt Unternehmen dabei, Kundenerfahrung durch ein besseres Verständnis der Kundenbedürfnisse zu optimieren, Verbesserungen an bestehenden Produkten, Betriebsabläufen und Dienstleistungen vorzunehmen sowie Innovation neuer Geschäfte vorantreiben.

So hat zum Beispiel das Unternehmen GE neue Möglichkeiten zur Verbesserung der derzeitigen Produktivität aufgrund der digitalen Zwillinge entdeckt. GE nutzte die digitale Zwillingstechnologie, um die Konfiguration jeder Windturbine vor dem Bau zu ermitteln. Ihr Ziel war es, durch die Analyse der Daten von jeder Turbine eine Effizienzsteigerung von 20% zu erzielen.

Funktionen

Ein digitaler Zwilling wird in der Regel von Spezialisten gebaut, die in den Bereichen Data Science oder angewandte Mathematik tätig sind. Die Entwickler erforschen zunächst die zugrundeliegende Physik des Objekts oder Systems und verwenden die gewonnenen Daten dann zur Aufstellung eines mathematischen Modells. Dadurch kann das Objekt oder System aus der realen Welt im digitalen Raum simuliert werden.

Der „Digital Twin“ ist so konstruiert, dass er die benötigen Daten über Sensoren aus der realen Welt sammelt, welche wiederum als Input genutzt werden. Auf diese Weise kann der digitale Zwilling das physische Objekt oder System in Echtzeit simulieren und Einblicke in die Leistung sowie mögliche Problemstellungen geben.

Der digitale Zwilling kann aber auch auf Grundlage eines Prototyps konstruiert werden. In solchen Fällen besteht der Zweck des digitalen Zwillings in der Optimierung eines Produkts oder Systems. Der Zwilling kann sogar selbst als Prototyp dienen, bevor eine physische Version gebaut wird.

Die Komplexität eines „Digital Twins“ hängt in erster Linie von den Anforderungen des Anwenders ab. Demnach können sowohl einfache als auch komplexe Anwendungssituationen simuliert werden. Bei der Simulation selbst spielen vor allem die Daten eine bedeutsame Rolle. Je größer die Menge der Daten zum Bau und zur Aktualisierung ist, desto genauer kann das physische Objekt simuliert werden.

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Vor- und Nachteile

Die digitale Zwillingstechnologie ist für Unternehmen mit zahlreichen Chancen und Risiken verbunden. So ermöglichen die digitalen Zwillinge einerseits einen Echtzeit-Einblick in das Geschehen physischer Anlagen, wodurch der Wartungsaufwand deutlich reduziert werden kann. Techniker können so bereits im Voraus testen, ob ein Ausrüstungsteil funktioniert, bevor sie es am physischen Gerät anbringen. Dadurch können auch die Wartungskosten verringert werden.

Andererseits ist zu bedenken, dass digitale Zwillinge nicht immer erforderlich sind und die Komplexität innerhalb des Unternehmens erhöhen können, da sie mit einem hohen Kosten- und Sicherheitsaufwand verbunden sind. Um die Integration und den Datenschutz zu gewährleisten, ist zudem spezifisches Knowhow notwendig.

Zukunftsaussichten

Die Technologie hinter den digitalen Zwillingen hat sich bereits auf große Objekte, wie zum Beispiel Gebäude, Fabriken und sogar Städte ausgedehnt. Zukünftig sollen noch weitere Objekte, wie etwa Menschen folgen. Dadurch wird sich das Konzept immer weiter ausbreiten. Um als Unternehmen wirtschaftlich konkurrenzfähig zu bleiben, ist es jetzt an der Zeit, mit der Analyse und Umsetzung dieser neuen und potenziell disruptiven Technologie zu beginnen.

Best Practices

Mit Hilfe der „Digital Twins“ können Unternehmen verschiedenste Objekte wie Flugzeugmotoren, Züge, Offshore-Plattformen und Turbinen digital abbilden und testen, bevor sie diese physisch entwickeln. Aus diesem Grund ist die Technologie bereits in einer Reihe von Sektoren zu finden. Vor allem im Fertigungsbereich kommen die digitalen Zwillinge häufig zum Einsatz.

Zukünftig werden „Digital Twins“ auch in der Automobilindustrie Einzug erhalten, da die Sensibilisierung der Technologien insbesondere im Hinblick auf autonome Fahrzeuge immer wichtiger werden. Die ersten Grundvoraussetzungen hierfür wurden bereits von der Automobilbranche geschaffen. Demnach verfügen die Fahrzeuge schon heutzutage über Telemetriesensoren, die die notwendigen Daten liefern können, sodass dem Einsatz der Zwillingstechnologie nichts entgegensteht.

Ein weiteres Anwendungsgebiet wird das Gesundheitswesen sein, das die oben erwähnten digitalen Zwillinge von Menschen hervorbringt. Dafür werden die Menschen Sensoren in der Größe von Bandapparaten tragen, die die nötigen Gesundheitsinformationen an einen digitalen Zwilling senden. Die Informationen können dann zur Überwachung und Vorhersage des Wohlbefindens eines Patienten genutzt werden.

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Fazit

Die Zwillingstechnologie unterstützt Unternehmen bei der virtuellen Nachbildung von physischen Geräten oder Systemen. Das Konzept der „Digital Twins“ hat sich längst über die Fertigung hinaus in andere Unternehmensbereiche ausgebreitet.

Da immer komplexere Geräte und Systeme mit der Fähigkeit zur Datenproduktion ausgestattet werden, besteht für Data Scientists und andere IT-Fachleute die Möglichkeit, Was-wäre-wenn-Szenarien zu erstellen und deren Einsatz zu simulieren. Die digitalen Zwillinge verändern damit auch die Art und Weise, wie andere Technologien, wie zum Beispiel IoT oder IIoT, Künstliche Intelligenz und Analytik in der Zukunft optimiert werden.

Cedric King

Cedric King

Mein Name ist Cedric King und ich bin begeisterter SAP Consultant bei mindsquare. Wie meine Kollegen habe ich mein Hobby zum Beruf gemacht.

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