Was ist ein digitaler Zwilling?

In einem Zeitalter von Big Data und Internet of Things wird die Vernetzung zwischen Unternehmen immer größer. Daraus ergibt sich eine große Herausforderung. Wie kann eine große Menge von Daten genutzt werden, um die Produktion zu optimieren? Genau bei diesem Einsatzgebiet setzt die Idee des digitalen Zwillings an.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Durch einen digitalen Zwilling (im Englischen: „Digital Twin“) ist es möglich, Produktionsabläufe oder Objekte in der virtuellen Welt nachzuahmen. Dabei ist es nicht notwendig, dass dieses Produkt aktuell existiert.

Recherchiert man den Begriff „Digital Twin“, so stößt man unabdinglich auf den Begriff „digitalen Schatten“. Aufgabe des „Schattens“ ist es eine Basis an Daten zu schaffen und diese in die virtuelle Welt zu transferieren. An diesem Prozess setzt der Digitale Zwilling an und versucht durch Prozessmodelle und Simulationen ein möglichst identisches Abbild der Realität zu liefern.[1]

Was sind die Aufgaben eines digitalen Zwillings?

Ein relevanter Teil ist die Prozessoptimierung. Mit digitalen Zwillingen kann der Produktionsprozess abgebildet und mögliche Schwachstellen erkannt werden. Nicht nur für die Prozessoptimierung, sondern auch für die damit verbundene Planung spielt das eine wichtige Rolle. Eine Fabrik kann dabei schon als „digitaler Zwilling“ existieren, während sie noch nicht einmal in der Realität existiert.

Wenn in der Simulation falsche Daten erkannt werden, so kann der digitale Zwilling zur Ursachenforschung bei Problemen dienen. Es ist möglich, diese Daten herauszufiltern und Verbesserungsvorschläge anhand dieser Daten zu entwickeln.

Eine weitere sinnvolle Funktion ist, dass Informationen gesammelt, ausgewertet und dadurch in einem einheitlichen Format präsentiert werden können. Hier kann speziell jeder Aspekt der Produktion unter die Lupe genommen werden und entsprechend angepasst werden.

Ein digitaler Zwilling kann den Informationsaustausch mit den anderen Unternehmen verstärken. Ein Automobilzulieferer kann in die Simulation miteinbezogen werden, aufgrund einer einfacheren Planung, entsteht ein niedrigeres Ausfallrisiko.[2]

Anwendungsbereiche des digitalen Zwillings

Ein Anwendungsbereich ist die Produktion, in welcher Maschinen, Produktionsstraßen oder Fabriken abgebildet werden können.

In der IT ermöglichen Digitale Zwillinge die Überwachung und Steuerung von Rechenzentren. Dies kann dazu führen, dass durch die Simulation neue Kapazitäten für eine Rechnerleistung ermittelt werden können.

In der Luftfahrt, können beispielsweise Öldruck, Vibrationen oder Öltemperatur eines Triebwerkes gemessen und simuliert werden.

Weitere Anwendungsbereiche sind die Logistik, Energie, Gesundheit, Connected Car, Smart Home und Smart City. Die Möglichkeiten sind fast unbegrenzt.

Implementierung des digitalen Zwillings

Um einen digitalen Zwilling in die Firma zu implementieren, ist es wichtig, das Produkt zunächst einer Entwicklungs- und Designphase zu unterziehen. Hier wird das Produkt zunächst einmal erstellt, modifiziert und optimiert. Die virtuellen Daten schaffen einen Zustand, der nahezu an Realbedingungen herankommt. Dort kann eine erste Einschätzung des Produktes oder des Produktionsablaufes getroffen werden.

Darauf folgt die operative Phase. Diese beginnt mit der Einführung der richtigen Maschine. Der „digitale Zwilling“ kann in diesem Entwicklungsschritt alle relevanten Daten überwachen und analysieren. Dadurch werden Nachbesserungen und Modifizierungen erleichtert.

Zum Schluss erfolgt die Erweiterung der Maschine. Neugewinnung an Informationen fließt in die Modellweiterentwicklung des realen Objektes mit ein. Das Ziel ist, mit viel Kosten- und Zeitersparnis, möglichst wenig Stillstand der Produktion zu erreichen.[3]

Zusammenfassung

Zusammenfassend bietet das Feld der „Digital Twins“ ein breites Spektrum, um verschiedene Informationen zu bündeln und virtuell abzubilden. Diese Option scheint auch langfristig den Klein- und Mittelstand zu erreichen, da es durch die Simulierung und Modellierung zu einem deutlich geringeren Kosten- und Materialverbrauch kommt.

Quellenangaben

[1] Digitale Fabrik: Methoden und Praxisbeispiele (2.Auflage) von Uwe Bracht, Dieter Geckler, Sigrid Wenzel, S.13

[2] https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s00287-017-1061-2.pdf

[3] https://www.machineering.de/blog/unserer-experten-berichten/article/der-weg-zum-digitalen-zwilling-eine-anleitung-zur-umsetzung/