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Dlgital Twin Neuer Trend? Teil 1

DIigtal Twins Was verspricht der digitale Zwilling? Teil 1: Was ist ein Digital Twin?

In dieser Beitragsreihe wollen wir uns diesem Thema widmen, welches immer mehr Einzug in den öffentlichen Diskurs findet. Was steckt hinter der Thematik Digital Twin? Warum werden Digital Twins als derart vielversprechend eingeschätzt und welche Herausforderungen gilt es noch zu bewältigen? Dieser Artikel, der erste von drei Teilen unserer Beitragsreihe, beschäftigt sich mit den Grundlagen dieser Technologie

Digitalisierung ist eine der, wenn nicht die bedeutendste Entwicklung unserer Zeit und dementsprechend oft werden wir mit der Thematik konfrontiert. Digitalisierung beschreibt ganz grundsätzlich eine Umwandlung von analogen Prozessen, Werten und Daten in eine digitale Form. Es ist eine Entwicklung, die bereits in nahezu allen Bereichen unseres täglichen Lebens Einzug genommen hat oder in naher Zukunft finden wird. Die, durch diese Reichweite, enorme Bedeutung des Digitalisierungstrends lässt sich auch an der Bedeutung für Unternehmen ablesen. Microsoft geht in diesem Zusammenhang sogar so weit, dass in Zukunft jedes Unternehmen ein digitales Unternehmen sein wird, dass sich also kein Unternehmen diesem Trend entziehen kann.

Ein Buzzword dieser Digitalisierung, welches man immer häufiger liest, ist das des Digital Twins (auf Deutsch digitaler Zwilling). Gartner bezeichnete den Digital Twin zuerst im Jahr 2017 als einen der Top 10 strategischen Technologietrends und auch im Jahr 2019 findet sich der Begriff auf der Gartner-Liste für die wichtigsten Technologietrends wieder. Digital Twin-Lösungen sind jedoch keine reine Zukunftsvision. Bereits heute verwenden 75% der Unternehmen, die bereits IoT-Projekte umgesetzt haben (laut einer aktuellen Studien ca. 44% aller Unternehmen in Deutschland), ebenfalls Digital Twin Lösungen oder planen dies innerhalb eines Jahres zu tun. Auch Forbes hebt in einem seiner Artikel die Bedeutung von Digital Twins hervor und beschreibt das enorme Potential, das diese Technologie mit sich bringt. Damit kommen sie zu dem Fazit, dass diese für CEOs die besten Freunde sein und dementsprechend mehr Beachtung bekommen sollten, da Digital Twins das operationale Risiko senken und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit erhöhen können, dass Prozesse bei maximaler Effizienz laufen. Wer also die Berichterstattung zur Thematik verfolgt, kann die potentielle Bedeutung dieses Trends bereits erahnen.

Was also steckt hinter der Thematik Digital Twin? Warum werden Digital Twins als derart vielversprechend eingeschätzt und welche Herausforderungen gilt es noch zu bewältigen?

Was sind Digital Twins?

Digital Twins sind, wie es der Name schon vermuten lässt, virtuelle Kopien physischer Objekte, Prozesse oder Systeme. Es sind exakte digitale Abbildungen realer Prozesse, Produkte oder ganzer Systeme wie Produktionshallen. Der Digital Twin ist jedoch mehr als eine bloße Visualisierung in digitaler Form. Das grundsätzliche Konzept des Digital Twins besteht laut Dr. Michael W. Grieves, Professor am Florida Institute of Technology und Begründer des Konzepts Digital Twin, aus drei verschiedenen Bestandteilen.

  1. Physische Objekte in der Realität
  2. Virtuelle Objekte in der Virtualität
  3. Eine Verbindung aus Daten und Informationen, die das virtuelle und das physische Objekt miteinander verbinden

Der Digital Twin repräsentiert somit also immer ein real existierendes Objekt (Produkt, Dienstleistung, System, etc.). Er ist mit diesem durch einen ständigen Daten- und Informationstransfer verbunden und stellt somit zu jeder Zeit den Echtzeit-Zustand des Objektes in virtueller Form dar.

Der Digital Twin umfasst also eine gesamte Infrastruktur, typischerweise bestehend aus IoT-Sensoren am realen Objekt, der zugehörigen Vernetzung mit den Sensoren sowie einer Datenstruktur mit Analysemöglichkeiten.

Erst durch den ständigen Informations- und Datenaustausch wird somit aus einer statischen, virtuellen Kopie also ein virtueller Zwilling, der den tatsächlichen Zustand des Objekts zu jeder Zeit darstellen kann.

Beispiel: Der Digital Twin eines Autos - ein vereinfachtes Beispiel

Ein reales Auto besteht aus tausenden Einzelteilen, welche jeweils auch digital erstellt werden und zu einer digitalen Kopie zusammengesetzt werden können. Das folgende Bild verdeutlicht dies.

Auto

Abbildung 1 Wie ein Digital Twin eines Autos aussehen könnte

In diesem Fall würde nun dieses Auto sowohl als reales Objekt, als auch als virtuelles Objekt existieren. An dem real existierenden Auto können nun Sensoren angebracht werden, die in Echtzeit sensible Daten aufzeichnen und diese Daten über die vorhandene Infrastruktur weiterleiten. Die Daten werden eingespeist und der Digital Twin entwickelt sich quasi mit dem realen Auto mit.

So könnten Sensoren beispielsweise Daten des Bremsverhaltens und eine daraus entstehenden Abnutzung der Bremsen aufzeichnen, die Abnutzung von Stoßdämpfern, oder den Verschleiß einzelner Motorteile. Durch ein Weiterleiten dieser Daten, kann am virtuellen Twin der Verschleiß sichtbar gemacht werden – er zeigt somit den tatsächlichen Zustand des Autos in der Realität an.

Dadurch unterscheidet sich der Digital Twin dementsprechend auch deutlich von einem einfacheren Simulationsmodell.

Der Digital Twin ist also ein lebendiges Konstrukt, dessen Mehrwert von der Qualität und Aktualität der Daten abhängig ist. Durch die großen Fortschritte im Bereich Big Data und IoT haben sich die Qualität und Anwendbarkeit von Digital Twin Projekten deutlich verbessert und dieser Trend dürfte sich auch in Zukunft fortsetzen. Gerade im Zusammenhang mit Artificial Intelligence und Machine Learning wird viel Zuversicht in die Zukunft von Digital Twin Konzepten gelegt.

Im nächsten Artikel wollen wir genauer auf die Vorteile und die noch zu bewältigenden Herausforderungen für eine größere Verbreitung der Digital Twin Nutzung eingehen.

Konul Digital

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