Internet of Things

Was digitale Zwillinge so wertvoll macht

Noch ist der „Digital Twin“ nicht jedem ein Begriff und wirkt auf viele abstrakt. Dabei steht die Technologie rund um den „digitalen Zwilling“ kurz vor dem Durchbruch. Doch wofür ist sie eigentlich gut?

Digitale Zwillinge in der Produktion

Digitale Zwillinge helfen bei der Konstruktion und der Weiterentwicklung von Maschinen.

Ein „Digital Twin“ verbindet reale und virtuelle Welt. Er ist ein virtuelles Abbild echter Maschinen oder Systeme über deren gesamten Lebenszyklus hinweg – vom Design über die Produktion bis zum Betrieb. Der Zwilling hilft, die realen Objekte günstiger, effizienter und weniger störungsanfällig zu machen und ist darüber hinaus auch ein Treiber für neue digitale Geschäftsmodelle der Hersteller.

Dafür benötigt der Digital Twin Sensoren, die fortlaufend und in Echtzeit Daten in der realen Welt erfassen und diese in die digitale Welt übermitteln. Noch wichtiger ist Konnektivität, die den physischen Zwilling mit seinem virtuellen Pendant vernetzt, damit sich beide im Gleichschritt entwickeln – dies ist nichts anderes als das Internet of Things (IoT). Und nicht zuletzt hilft Künstliche Intelligenz (KI), die Datenmassen zu sortieren, zu aggregieren und auszuwerten. IoT und KI sind nun so weit entwickelt, dass der Durchbruch des digitalen Zwillings kurz bevor steht.

Digital Twins: Einsatz in der Designphase

Dass dieser Durchbruch kommen wird, daran haben Forscher wenig Zweifel: Für Gartner war der digitale Zwilling bereits 2017 eines der wichtigsten Tech-Themen des Jahres. Bis 2021 wird die Hälfte der großen Industrieunternehmen die Twin-Technologie einsetzen, prognostizieren Analysten. Und der Digitalverband Bitkom schätzt, dass alle digitalen Zwillinge zusammen bis 2025 für eine Produktivitätssteigerung in Höhe von 78 Milliarden Euro allein in der deutschen Fertigungsindustrie sorgen werden.

Ganz praktische Verwendung finden die Twins bereits bei großen Autoherstellern: Ingenieure simulieren mit den Zwillingen verschiedene Lastszenarien für einzelne Teile wie für komplette Autos bis hin zum virtuellen Crashtest. So können sie das Zusammenspiel tausender Einzelteile am Rechner testen und optimieren – noch bevor es diese Teile beim Zulieferer überhaupt schon gibt. So geht die Entwicklung des Autos mit der Entwicklung der Zulieferteile Hand in Hand. Dies spart Geld, Material und Zeit. Der italienische Autobauer Maserati etwa hat mithilfe der virtuellen Abbilder die Entwicklungszeit für seine Luxussportwagen fast halbiert.

Potenzial in der Produktion

Selbst bei noch komplexeren Maschinen wie etwa Flugzeugen helfen digitale Zwillinge schon bei der Konstruktion und der Weiterentwicklung. Beim größten europäischen Flugzeughersteller Airbus konnten die Zwillinge ihren Wert bereits unter Beweis stellen: 12.000 Partner und Zulieferer sind dort dafür verantwortlich, dass die drei Millionen Einzelteile eines A319 zum richtigen Zeitpunkt und am richtigen Ort bereitstehen – ein immenser Koordinierungsaufwand. Die Twins helfen, diese logistische Herausforderung zu bewältigen. Sensoren in der Werkhalle erfassen die einzelnen Produktionsfortschritte. Das macht die manuelle Rückmeldung überflüssig und spart dem Konzern mindestens 20 Prozent der Bauzeit.

Längst schielen auch andere Industrien auf das Potential, das die Twin-Technologie bietet. Die Kombination aus IoT und Twins macht etwa Predictive Maintenance möglich, also die Fähigkeit, den Verschleiß oder gar Ausfall von Komponenten zu erkennen, bevor es tatsächlich zu einem solchen kommt. Der Schadensfall tritt also gar nicht erst ein. Unternehmen können frühzeitig und zielgerichtet genau die Ersatzteile ordern, die bald gebraucht werden, statt unnötig Lagerkapazitäten zu verschwenden. Diese Art von vorausschauender Wartung ist etwa im Energiebereich interessant – egal, ob es um Windräder oder klassische Kraftwerke geht. In der Logistik könnten die Twins den Materialfluss simulieren und die Auslastung in Echtzeit überwachen und optimieren. Auch in der IT- und der produzierenden Branche versprechen sie enorme Effizienzsteigerungen.

Rückkopplung ins Designteam

Digital Twin können sogar dabei helfen, aus Betriebsdaten das Design künftiger Produkte weiterzuentwickeln: Sensoren an Autobremsen etwa lesen wichtige Parameter in Echtzeit aus, eine IoT-Plattform stellt diese Daten dem Konstrukteur bereit. So entsteht eine digitale Fahrzeugakte – der digitale Zwilling – über den alle Ingenieure, Elektroniker und Software-Architekten Zugriff auf die aktuellen Betriebsdaten erhalten. Anhand der Daten aus der realen Welt können die Entwickler ihre bisherigen Annahmen überprüfen und verfeinern – für den Bau einer noch besseren, widerstandsfähigeren Bremse.

In der ITK-Branche wird bereits mit Hochdruck an dieser Technologie gearbeitet: Große Unternehmen wie SAP, Bosch und T-Systems arbeiten in Gemeinschaftsprojekten an sicheren und industrieübergreifenden Ökosystemen für digitale Zwillinge. Auch mit unserer Multi-IoT-Service-Plattform (MISP), verschiedenen Cloud-Lösungen und Services für ein durchgängiges Product Lifecyle Management (PLM) sowie Angebote für Vernetzung und IT-Sicherheit zahlen wir auf das Konzept des digitalen Zwillings ein. Der Digital Twin bietet ein erhebliches Potential, Produkte zu verbessern sowie Entwicklung und Produktion zu beschleunigen.

* Der Autor Luz Mauch ist Senior Vice President Automotive and Manufacturing Industries bei T-Systems.

Bildquelle: Thinkstock/iStock

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