Digital Twin
Inhaltsverzeichnis
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.
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 voranzutreiben.
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.
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.
Websession: Digital Twin
Haben Sie Fragen zu Digital Twins oder überlegen Sie diese Technologie in Ihrem Unternehmen zu integrieren? Wir sprechen mit Ihnen über Ihre Möglichkeiten. Vereinbaren Sie gerne eine kostenlose Websession.
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.
FAQ
Was bringt ein Digital Twin?
Durch die Nutzung und Effektivität intelligenter Produkte und Anlagen entstehen immense Datenmengen. Der digitale Zwilling erfasst diese Daten von Produkten bzw. Anlagen und analysiert sie, um wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen. Diese ermöglichen eine fundierte Entscheidungsfindung.
Wie erstelle ich einen digitalen Zwilling?
Digitale Zwillinge entstehen durch den Import konzeptioneller Modelle (z.B. über BIM, CAD oder GIS) oder durch das Scannen physischer Objekte in der realen Welt. Dadurch visualisieren und analysieren Unternehmen sie in Verbindung mit Unternehmensdaten und Internet of Things (IoT)-Daten.
Was ist der digitale Schatten?
Im Gegensatz zum digitalen Zwilling, der ein digitales Abbild einer Maschine oder Anlage ist, bezieht sich der Begriff digitaler Schatten auf ein virtuelles Abbild relevanter Daten in den Bereichen Produktion, Entwicklung und angrenzende Bereiche.
Wo werden digitale Zwillinge eingesetzt?
Die Planungsphase großer physischer Strukturen wie Gebäude oder Offshore-Bohrplattformen kann durch den Einsatz digitaler Zwillinge besonders effizient optimiert werden.
Wenn Sie weitere Fragen rund um das Thema Digital Twin haben, dann kommen Sie gerne auf uns zu.
