Was ist ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling ist, wenn jeder Prozess, jeder Service oder jedes Produkt eine dynamische digitale Form oder Darstellung erhält. Das Produkt kann dann basierend auf der Analyse des digitalen Zwillings in einer Reihe von Arbeitsumgebungen bewertet und manipuliert werden.

Das Konzept des digitalen Zwillings ist ein perfektes Beispiel dafür, wie die physische und virtuelle Welt miteinander verschmelzen. Im Wesentlichen verwendet ein digitaler Zwilling reale Daten, um eine Simulation über ein Computerprogramm zu erstellen, das vorhersagt, wie sich ein Produkt oder ein Prozess entwickeln wird. Diese Programme lassen sich leicht in das Internet der Dinge (IoT), künstliche Intelligenz (KI) sowie Softwareanalysen integrieren. Alles, um die Leistung zu verbessern.

Die Bedeutung digitaler Zwillinge in Industrie 4.0

Die vierte industrielle Revolution oder Industrie 4.0 dreht sich um Automatisierung und Datenaustausch, und eine breite Palette von Fertigungstechnologien stehen im Mittelpunkt seiner Funktionsweise in der Geschäftswelt.

Das Konzept der digitalen Zwillinge bietet unbegrenzte Möglichkeiten. Der traditionelle Ansatz, etwas zu erstellen und es dann in neuen Versionen und Versionen zu optimieren, ist jetzt überholt. Mit einem virtuell basierten Designsystem kann die bestmögliche Effizienz eines Produkts, Prozesses oder Systems identifiziert und erstellt werden, indem einfach seine spezifischen Merkmale, seine Leistungsfähigkeiten und die potenziellen Probleme, die auftreten können, verstanden werden.

Der Entwicklungszyklus eines Produkts mit digitalen Zwillingen vereinfacht einen komplexen Prozess erheblich. Vom Entwurf bis zur Bereitstellungsphase können Unternehmen einen digitalen Fußabdruck ihrer Kreation erstellen. Jeder Aspekt dieser digitalen Kreationen ist miteinander verbunden und kann Daten in Echtzeit generieren. Dies hilft Unternehmen dabei, mögliche Herausforderungen bei der Implementierung bereits in der ersten Entwurfsphase besser zu analysieren und vorherzusagen. Probleme können im Voraus behoben werden, oder sie können frühzeitig warnen, um Ausfallzeiten zu vermeiden.

Dieser Prozess eröffnet auch Möglichkeiten, neuere und verbesserte Produkte aufgrund der Simulationen in realen Anwendungen kostengünstiger zu erstellen. Das Endergebnis ist ein besseres Kundenerlebnis. Prozesse für digitale Zwillinge umfassen Big Data, künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen sowie das Internet der Dinge und stellen die Zukunft der Entwicklungs- und Produktionsräume dar.

Arten von digitalen Zwillingen

Es gibt verschiedene Arten von Simulatoren für digitale Zwillinge.

Produktzwillinge

Das sind digitale Modelle einzelner Produkte. Hersteller erstellen diese virtuellen Modelle und untersuchen das Produkt unter verschiedenen Bedingungen. Alle notwendigen Änderungen am Produkt können bei einzelnen Produkten vorgenommen werden, bevor die Produktionslinie erstellt und ein physisches Produkt hergestellt wird. Dies führt zu einer effizienteren Konstruktion und reduziert die Herstellungskosten sowie die Zeit bis zur Markteinführung.

Prozesszwillinge

Das sind digitale Modelle für Herstellungsprozesse. Mit einem virtuellen Modell, wie ein Produktionsprozess in verschiedenen Szenarien funktionieren kann, können Unternehmen seine Funktionsweise in jeder Art bewerten. Dies ist der einfachste Weg, um eine effiziente Produktionsmethode zu erstellen. Dieser Prozess kann mit einem digitalen Zwilling für jedes Gerät, das es gibt, verfeinert werden. Für Unternehmen bedeutet dies die Möglichkeit, präventive Wartungssysteme einzurichten. Dies senkt das Auftreten kostspieliger Ausfallzeiten und beschleunigt die Herstellung sicher und effizient.

Systemzwillinge

Digitale Modelle werden auch aus ganzen Anlagen oder Fabriksystemen hergestellt. Riesige Mengen an Betriebsdaten können von einer Reihe von Geräten sowie Produkten in einem vorhandenen System gesammelt werden. Das hilft dabei, Erkenntnisse für die Schaffung neuerer und besserer Geschäftsmöglichkeiten zu gewinnen, die alle beteiligten Prozesse optimieren.

Einige sagen voraus, dass digitale Zwillinge Arbeitnehmer ersetzen werden, wenn es um die Diagnose fehlerhafter Geräte geht. Tatsächlich ist dies bei einigen Unternehmen bereits der Fall. Virtuelle Modelle sind in der Regel effektiver, da sie Informationen sammeln können. Ein virtuelles Modell kann beispielsweise den Zustand von Ersatzteilen aus einer Vielzahl von im Online-Modus vorhandenen Sensoren beurteilen. Dadurch können sie schnell repariert oder ersetzt werden.

Anwendungen von digitalen Zwillingen

Es besteht kein Zweifel, dass das Konzept des digitalen Zwillings für die meisten Geschäftssektoren das nächste große Ding ist. Das hilft bei der genauen Vorhersage des aktuellen und zukünftigen Zustands physischer Vermögenswerte, indem einfach digitale Gegenstücke analysiert werden. Mit einem digitalen Zwilling kann ein Unternehmen intelligentere und genauere Einblicke in die Produktleistung gewinnen und den Kundenservice verbessern. Unternehmen können auf der Grundlage der gesammelten Erkenntnisse bessere operative und strategische Entscheidungen treffen. Hier sind einige der Branchen, die sie umfassend einsetzen.

Fertigung

Digitale Zwillinge verändern das Fundament der Fertigungsindustrie, indem sie effiziente Konstruktionsmodelle schaffen und Wartung und Upgrades verbessern. Die Hersteller können die Produktionszeiten erheblich verkürzen.

Automobilindustrie

Digitale Zwillinge erstellen ein virtuelles Modell eines vernetzten Fahrzeugs und erfassen Verhaltens- und Betriebsdaten. Dies hilft bei der Analyse der Gesamtfunktion und des Leistungsniveaus des Fahrzeugs und aller damit verbundenen Funktionen, was zu einer personalisierten Erfahrung für Autobesitzer führt, die an ihre spezifischen Bedürfnisse angepasst werden kann.

Einzelhandel

Virtuelle Modelle des Kunden können erstellt werden, um Kleidung, Lippenstiftfarben und Accessoires anzuprobieren, die bereits beim Online-Shopping verwendet werden. Digitale Zwillinge können verwendet werden, um das Erscheinungsbild eines Innenarchitekturplans bis hin zu Dekor und Einrichtungsgegenständen zu simulieren. Darum geht es beim Kundenerlebnis, und der digitale Zwilling spielt eine zentrale Rolle bei der Verbesserung des Kundenerlebnisses im Einzelhandel, indem er virtuelle Zwillinge erstellt und simuliert, wie ein Kunde in relevanten Szenarien aussehen oder sich fühlen würde. Digitale Zwillinge können bei der Planung im Geschäft sowie bei der Implementierung von Sicherheit und dem Energieverbrauchsmanagement helfen.

Gesundheitswesen

Anwendungen von digitalen Zwillingen finden sich in einer Vielzahl von Sektoren der Gesundheitsbranche. In Kombination mit IoT kann es in jeder Phase für eine reibungsloses Funktionsfähigkeit sorgen – von der Überwachung eines Patienten über die vorbeugende Gesundheitsversorgung bis hin zu maßgeschneiderten Gesundheitsergebnissen auf der Grundlage von Simulationen mit digitalen Zwillingen.

Smart Cities

Digitale Zwillinge können dabei helfen, intelligentere Städte zu planen. In Kombination mit IoT können digitale Zwillinge die wirtschaftliche Entwicklung aufgrund eines effizienten Ressourcenmanagements, einer Verringerung des ökologischen Fußabdrucks der Industrie und einer allgemeinen Verbesserung der Lebensqualität verbessern. Auf der Grundlage von Erkenntnissen aus verschiedenen Sensornetzwerken und intelligenten Systemen können Stadtplaner bessere Richtlinien für den Betrieb und die Instandhaltung einer Stadt umsetzen, um die Expansion zu fördern.

Industrielles IoT

Industrieunternehmen, die digitale Zwillinge einsetzen, haben die Möglichkeit, die physischen Aspekte ihrer industriellen Systeme digital zu überwachen, zu verfolgen und zu steuern. Digitale Zwillinge bieten nicht nur Betriebsdaten, sondern auch die Erfassung von Umweltdaten, einschließlich Details wie Standort, Konfiguration und Finanzmodelle. All das hilft bei zukünftigen Vorhersagen im Betrieb sowie bei der Behandlung von Anomalien.

Erforschung des Weltraums

Die National Aeronautics and Space Administration (NASA) testet alle Gerätedesigns in einer virtuellen Umgebung, bevor physische Versionen hergestellt werden. Nur wenn es alle notwendigen Anforderungen in digitaler Form erfüllt, wird ein Raumschiff als für die Erstellung bereit angesehen. Derselbe Ansatz kann von Weltraumzentren auf der ganzen Welt angewendet werden.

Öl- und Gasindustrie

Mithilfe digitaler Zwillinge können Ingenieure von British Petroleum (BP) Tausende von unterirdischen Rohren tief unter dem Schnee Alaskas visualisieren und steuern. Siemens tut dasselbe mit der Überwachung von massiven Gasturbinen. Tausende von Tests werden über Sensoren ausgeführt, um den Prozess des digitalen Zwillings zu unterstützen.

In anderen Sektoren ermöglicht die Verwendung eines digitalen Zwillings den Betreibern, auf einem digitalen Modell Schulungen durchzuführen, anstatt Ressourcen für die Erstellung eines dedizierten Simulators auszugeben. Da maschinelles Lernen und KI zunehmend an Bedeutung gewinnen, könnten Maschinen bald weitgehend autonom sein. Es wird vorausgesagt, dass diese Geräte sich selbst diagnostizieren und selbst reparieren können, falls Fehler auftreten. Dies in einer virtuellen Umgebung zu korrigieren, ist die kostengünstigste Methode, um Dinge in der realen Welt zu verwalten.

Die Vorteile digitaler Zwillinge für Unternehmen

Digitale Zwillinge wurden hauptsächlich in der Fertigung verwendet. Dies ändert sich jedoch schnell und es gibt Potenzial für eine Vielzahl von Unternehmen, insbesondere für die, die das IoT in betriebliche Prozesse integrieren. Mehrere Branchen werden in naher Zukunft die Vorteile digitaler Zwillinge nutzen.

Kostengünstige Herstellung eines fehlerfreien Produkts

Der Transport eines Produkts vom Reißbrett zum Ausstellungsraum kann teuer sein. Jede Iteration des Produkts umfasst mehrere Stufen und Arbeitskosten. Mit digitalen Zwillingen kann ein Unternehmen vorhandene oder potenzielle Fehler während der Produktion reduzieren, sodass Ingenieure das Produkt in einer virtuellen Umgebung testen und simulieren können. Es ist viel kostengünstiger, Fehler in einer virtuellen Umgebung als in einer echten Umgebung zu korrigieren. Die Hersteller können alle möglichen Risiken in der Produktion beseitigen und sicherstellen, dass das Produkt nach der Einführung wie vorgesehen funktioniert.

Schnelle Markteinführungszeit für Produkte

Mit einem digitalen Zwilling reduzieren Unternehmen die Zeit, die für die Markteinführung benötigt wird, und können Konkurrenten übertreffen. Der gesamte Lebenszyklus des Produkts kann in einer digitalen Umgebung simuliert werden, wobei alle Verbesserungen schnell und effizient vorgenommen werden, wodurch das Risiko für das Unternehmen erheblich reduziert wird. Mit der virtuellen Kopie, die bestätigt, wie ein Produkt in der Realität funktioniert, ist die Zeit für die Entwicklung schneller.

Vorausschauende Wartung

Digitale Zwillinge können auch Probleme vorhersehen und im Voraus Lösungen anbieten, was als vorausschauende Wartung bezeichnet wird. Alle Remote-Kopien überwachen ständig ihre physischen Gegenstücke und sammeln über Sensoren eine Reihe von Informationen. Diese Daten werden in Echtzeit analysiert und Ausfallzeiten oder Ausfälle können vorhergesagt und behoben werden. Menschliche Betreiber verwenden diese Informationen, um Probleme zu melden und sie sofort zu beheben.

Nachteile der Technologie des digitalen Zwillings

Die Vorteile der Technologie sind wirklich erstaunlich und können für Unternehmen, die sie übernehmen, ein entscheidender Faktor sein. Wie bei jeder Technologie gibt es jedoch bestimmte Schwierigkeiten, die bei der Auswahl der Technologie vermieden werden müssen.

Datensicherheit

Eines der grundlegenden Probleme beim Konzept der digitalen Zwillinge ist das der Datensicherheit und des Datenschutzes. Das System verwendet intelligente Software, die natürlich Zugriff auf eine Vielzahl von Ressourcen und privaten Informationen über Unternehmen hat, was es zu einem Ziel für Cyberangriffe und Datendiebstahlversuche macht. Unternehmen müssen an Optionen denken und Strategien entwickeln, wenn es um die Implementierung von Sicherheitssystemen für die Technologie des digitalen Zwillings geht.

Hohes Investitionsniveau erforderlich

Ein weiterer Nachteil digitaler Zwillinge ist das hohe Investitionsniveau, das für die Implementierung erforderlich ist. Nicht jedes Unternehmen kann sich die Kapitalrendite leisten, wenn die finanziellen Ressourcen knapp sind.

Mit dem Innovationsgrad und der Geschwindigkeit der Innovation beim maschinellen Lernen und der Verwendung von Big Data haben diese virtuellen Modelle einen festen Platz in der modernen Technik, um Innovationen zu fördern und die Leistung zu steigern. Mit Konzepten von digitalen Zwillingen kann jedes Unternehmen technologische Trends von strategischer Bedeutung annehmen und verbessern. Sie können teure Ausfälle bei Produkten verhindern. Unternehmen werden auch die perfekte Basis für die Überwachung mit erweiterten Analysefunktionen und Vorhersagefähigkeiten haben.