Digitale Zwillinge sind laut Gartner-Marktforschungsinstitut einer der Top 10-Technologie-Trends. Sie haben sich in den letzten Jahren immer mehr ihrem analogen Vorbild angenähert. Schon heute sind sie Teil unseres täglichen Lebens – auch wenn wir sie nicht immer sehen.
Digitale Zwillinge – Ein virtuelles Modell
Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Modell eines realen oder imaginären Objekts. Mithilfe von Sensoren werden am realen System Daten erhoben. Diese Daten werden dann zwischen dem digitalen und dem analogen Zwilling ständig ausgetauscht.
Ein digitaler Zwilling besteht aus dem abzubildenden Objekt, dem virtuellen Raum und Informationen. Im Falle eines Fertigungsroboters ist der Roboter selbst, das abzubildende Objekt, die simulierte Fabrikhalle ist der virtuelle Raum und die Stellung, Rotation oder Bewegungsgeschwindigkeit die Informationen.
Es gibt drei Arten von digitalen Zwillingen: den Produkt-Zwilling, den Fabrik-Zwilling und den Service-Zwilling. Die Aufgabe des Produkt-Zwillings ist es, ein Produkt virtuell in Betrieb zu nehmen und kontinuierlich zu verbessern. Ein Beispiel für einen Produkt-Zwilling ist ein Transportroboter. Der Fabrik-Zwilling sorgt dafür, dass die Produktionsprozesse geplant, überwacht und optimiert werden. Fabrik-Zwillinge sind beispielsweise Fertigungsstraßen von Automobilherstellern. Der Service-Zwilling überwacht das reale Produkt im Betrieb und löst selbstständig Probleme. Diese Zwillingsart wird beispielsweise eingesetzt, um Industrieanlagen aus der Ferne zu warten.
Vom Labor in die Welt
Als erste simulierten NASA-Wissenschaftler die Weltraum-Atmosphäre im Labor, um Geräte und Roboter vor dem Flug ins All zu testen. Das ist die Geburtsstunde des digitalen Zwillings. Noch im Jahr 2018 wurden digitale Zwillinge nur in Forschungsinstituten und Entwicklungsabteilungen großer Unternehmen eingesetzt. Schon damals prognostizierte Gartner, dass bis 2021 die Hälfte der Großunternehmen in der Fertigungsindustrie einen digitalen Zwilling einsetzen. Inzwischen erleichtern verbesserte Rechnerleistungen und fortgeschrittene Simulationsmöglichkeiten die Umsetzung eines digitalen Zwillings.
Einsatzgebiete von digitalen Zwillingen
Digitale Zwillinge werden in zahlreichen Branchen und in allen Phasen des Produktlebenszyklusses eingesetzt: In der Automobilindustrie beispielsweise helfen sie, den Fahrer vor Glatteis oder Geisterfahrern zu warnen. Werkstätten profitieren von Informationen zum Motor- oder Wartungszustand des Fahrzeugs. Hersteller von Triebwerken verbessern mithilfe digitaler Zwillinge die Aerodynamik. In Windparks übertragen digitale Zwillinge Sensordaten, wie Temperatur und Windgeschwindigkeit, um sicherer und effizienter Strom zu erzeugen. Digitale Zwillinge sind auch Teil unseres Alltages. Alarmanlagen, Jalousien oder die Beleuchtung bequem von Zuhause aus steuern. Viele Smart-Home-Systeme basieren auf digitalen Zwillingen.
Digitale Zwillinge – Ein Blick in die Zukunft
Die reale und die virtuelle Welt verschmelzen zunehmend miteinander. Digitale Zwillinge sind ein wichtiger Teil dieser Entwicklung. Bisher bilden sie nur einzelne Objekte ab. Ihr volles Potenzial schöpfen digitale Zwillinge erst aus, wenn mehrere miteinander verknüpft und in einem komplexeren Kontext eingesetzt werden. Standardisierte Schnittstellen und ein übergreifender Datenaustausch zwischen den digitalen Zwillingen eröffnen in Zukunft endlose Einsatzmöglichkeiten. Ein Beispiel dafür sind Smart Cities. Sämtliche digitalen Zwillinge einer Stadt kommunizieren miteinander und optimieren beispielsweise den Straßenverkehr, die öffentlichen Verkehrsmittel oder die Stromversorgung.
Verwandte Themen: https://techtalkers.hm.edu/zukunftstechnologien/forschung/industrie-4-0-wo-ist-die-vierte-industrielle-revolution-2/
Quellenverzeichnis:
https://www2.deloitte.com/de/de/pages/about-deloitte/articles/digitale-zwillinge-jahresbericht.html# (Abgerufen am 14.05.2020)
https://www.contact-software.com/de/wissen/querschnittsfunktionen/digital-twin-digitaler-zwilling/(Abgerufen am 14.05.2020)
https://www.engineering.com/deutsch/cadcae/digital-twins-wo-stehen-wir-heute/ (Abgerufen am 14.05.2020)
M. Klein, B. Maschler, A. Zeller, B. Ashtari Talkhestani, N. Jazdi, R. Rosen, M. Weyrich: Architektur und Technologiekomponenten eines digitalen Zwillings” in VDI-Kongress Automation 2019, Baden-Baden, 2019.
