Das Konzept eines digitalen Zwillings

14. Juni 2018 geschrieben von   Freigegeben in Themen

Definition eines virtuellen Zwillings

Ein digitaler Zwilling (englisch „Digital Twin") bezeichnet ein computergestütztes Modell, meist in der Cloud, eines materiellen oder immateriellen Objekts, welches für verschiedene Zwecke verwendet werden kann. Gegenstück dazu ist das materielle oder immaterielle Objekt, das über entsprechende Sensorik und eine Steuerungseinheit verfügt.

Ausführliche Definition, Beschreibung und Funktionsweise eines digitalen Zwillings

Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Modell z.B. eines Prozesses, eines Produkts oder einer Dienstleistung, dass die reale und virtuelle Welt verbindet. Diese Verbindung erfolgt in der erweiterten Definition von Iceventure durch einmal das Anlegen eines Modells des Objekts und das Bespielen mit Daten aus dem realen Einsatz. Ein wirklicher digitaler Zwilling geht also über die Visualisierungsebene weit hinaus. Es sind also drei Elemente notwendig: Das abzubildende reale Objekt, der digitale Zwilling im virtuellen Raum und Informationen, welche die beiden miteinander verbinden.

Digitale Zwillinge erhalten diese realen Daten von installierten Sensoren, welche z.B. die ablaufenden Prozesse aber auch die Umgebung wie z.B. Temperaturen, Arbeitsbedingungen oder Positionen aufzeichnen und weitergeben. Diese Kopplung der virtuellen und realen Welten ermöglicht das Sammeln und die Analyse von Daten und die Überwachung von Systemen. Dadurch ergeben sich eine Reihe von neuen Möglichkeiten.

Auf Grund der Tatsache, dass die Dichte der Daten und die Qualität der Daten stark ansteigen, lassen sich dadurch Probleme verstehen und bearbeiten, zum Teil bevor sie überhaupt auftreten. In der Folge lassen sich z.B. Ausfallzeiten vermeiden Die dritte Ebene neuer Möglichkeiten ist, dass sich dadurch neue Chancen für die Produktverbesserung und Entwicklung ergeben und mithilfe von Computersimulationen (Simulation) Zukunftsprognosen und Verhaltensprognosen verbessert und schneller werden. Digitale Zwillinge können also die operative und auch finanzielle Leistungsfähigkeit eines Objekts, wie einer Anlage oder einer Dienstleistung verbessern und damit Kostenvorteile oder Margenvorteile erzielen.

Heutzutage werden digitale Zwillinge, welche den gesamten Lebenszyklus eines Produkts, Prozesses oder Geschäftsmodells abdecken und somit die Grundlage für verbundene Produkte und Dienstleistungen bilden, eine geschäftliche Notwendigkeit. Digitale Zwillinge werden durch Experten, sowie aus gesammelten Echtzeit-Daten der Objekte erstellt.
Für einen richtigen digitalen Zwilling in der Definition von Iceventure ist aber auch die „Embedded Logic" auf der Ebene des materillen oder virtuellen Objekts zu betonen. Dies bedeutet, dass auch auf dieser Ebene Logiken berechnet werden müssen. Die Kommunikation und Rechenlogik erfolgt also in beide Richtungen.

Was ist das Neue an einem digitalen Zwilling

Das Neue an dem Konzept ist, dass auf Grund neuer Produktionsmöglichkeiten und dem Internet das Sammeln von Daten mit Sensoren und das Rückmelden immer billiger und einfacher wird. Mit der Verfügbarkeit von Daten aus Produkten im realen Einsatz wird die Grenze zur Entwicklung und Erprobung in der Laborumgebung aufgeweicht. Dadurch ergeben sich eine Reihe von neuen Möglichkeiten, die im Folgenden beispielhaft aufgeführt werden.

Ein digitaler Zwilling kann in den verschiedenen Lebenszyklusphasen eines Objekts Vorteile bringen:
In der ersten Phase „Design" helfen die gesammelten Daten bei dem Umgang mit (komplexen) Produktanforderungen und können zu schnelleren Entwicklungszyklen führen, sowie helfen strenge regulatorischen Anforderungen zu erfüllen. Ein digitaler Zwilling hilft dabei, die Auswirkungen von verschiedenen Design-Alternativen zu erforschen und Simulationen und Tests durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Produktdesigns die Anforderung erfüllen.
In der zweiten Phase „Erstellung (manufacturing)" sind höhere Effizienz, eine verbesserte Qualität und höheren Ertrag in der Erstellung mit Hilfe des Zwillings erreichbar.
In der dritten Phase „Nutzung (operate)" kann ein digitaler Zwilling u. A. eingesetzt werden, um die Verfügbarkeit und Auslastung von Objekten (z. B. Maschinen) zu verbessern.
In der vierten Phase „Wiederverwertung (Recycling)" kann der digitale Zwilling z.B. für die Ersatzplanung oder der Eruierung von Upcycling-Potenzialen eingesetzt werden.

Fragen zum digitalen Zwilling - unsere Leistungen

  • In welchen Bereichen ist eine Investition in einen digtialen Zwilling sinnvoll?
  • Welche Daten und welche Menge soll erhoben werden?
  • Make or buy - wann kauft man die Dienstleistung zu und bei welchem Anbieter kann ein digitaler Zwilling gekauft werden?

 

Fußnoten:
vgl. https://wirtschaftslexikon.gabler.de/definition/digitaler-zwilling-54371. Allerdings weicht die Definition von Iceventure in einigen Kernpunkten die sich in der Diskussion mit Praxisteilnehmern ergeben haben ab, wodurch die Unterscheidung „echter digitaler Zwilling" eingeführt wurde.

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