Digitaler Zwilling – Idee, Anwendung und Nutzen: Digitale Zwillinge beschreiben die Verknüpfung von Messdaten der physischen Welt mit einer digitalen Abbildung. Digitale Zwillinge können zur Überwachung sowohl eines Fertigungsprozesses als auch dem Betrieb einer Wasserkraftanlage oder der Simulation von „What-If“-Szenarien genutzt werden. Die Einsatzbereiche sind vielfältig und bieten großes Potenzial zur Kostenminderung und Effizienzsteigerung. Aber was ist eigentlich ein Digitaler Zwilling genau und lohnt sich der Einsatz bei KMU?
Digitaler Zwilling
Der Begriff „Digitaler Zwilling“ (Digital Twin) wurde erst 2002 von Michael Grieves (University of Michigan) eingeführt und gehört damit immer noch zu den neueren Begriffen in der Wissenschaft und der Industrie. Der Digitale Zwilling ist eine digitale Repräsentanz eines materiellen oder immateriellen Objekts oder Prozesses aus der realen Welt in der digitalen Welt. Digitale Zwillinge können mit physischen Produkten, Systemen, Dienstleistungen oder auch Prozessen verbunden sein. Der Digitale Zwilling enthält drei Elemente: das Produkt, einen digitalen Doppelgänger im virtuellen Raum und Informationen die diese beiden verknüpfen. Wieweit ein Digitaler Zwilling implementiert wird, ist stufenlos variabel und kann an die Möglichkeiten und Ressourcen eines Unternehmens angepasst werden. Im Folgenden werden das Potential und daraus entstehenden Vorteile Digitaler Zwillinge an mehreren Beispielen verdeutlicht.
Welche Vorteile bringt ein Digitaler Zwilling?
Ein anschauliches Beispiel für einen Digitalen Zwilling und seine Vorteile ist die Zustandsüberwachung eines Flugzeugtriebwerkes. Typischerweise werden bereits während der Entwicklung Berechnungen für die Lebensdauer der Triebwerke gemacht. Der Zustand eines Triebwerkes wird in regelmäßigen Abständen geprüft. Ein Digitaler Zwilling kann Probleme an einem Triebwerk durch die Auswertung von Temperatur, Drehzahl, Wetter- und Flugdaten in Echtzeit bewerten und absehbare Störungen im Vorfeld erkennen und verhindern. Diese Anwendung des Digitalen Zwillings ist auch für kleine und mittlere Unternehmen interessant. Sie können den Digitalen Zwilling beispielsweise für die vorausschauende Wartung ihrer Maschinen nutzen (weitere gelungene Anwendungen).
In der Fertigungstechnik werden Digitale Zwillinge für den Betrieb von Bearbeitungszentren erstellt, um Prozesse zu optimieren. Der Digitale Zwilling berücksichtigt dabei nicht nur Werkstück und CAM Planung, sondern auch Rüst- und Betriebsmittel der Maschine.
Der Digitale Zwilling kann auch zur Prozesssteuerung verwendet werden – beispielsweise zur Modellierung von Lieferketten. Er kann auf der Grundlage vorher gewonnener Daten mögliche Störungen vorhersagen und sie durch frühzeitiges Eingreifen vermeiden. Insbesondere Automobilhersteller mit einer Vielzahl von Lieferanten nutzen dafür den Digitalen Zwilling.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten für Digitale Zwillinge sind neben Predictive Maintenance unter anderem das Gebäudemanagement (Building Information Management – BIM) und Product Lifecycle Management.
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Es gibt noch eine Menge weiterer Begriffe die mit der Anwendung des Digitalen Zwillings einhergegangen sind. Neben dem Digitalen Faden, der als Lebenslauf des digitalen Zwillings eines Produktes beschrieben werden kann, sind die geläufigsten Begriffe der Digitale Schatten und der Produkt Zwilling. Der Digitale Schatten ist die Menge aller Daten die über ein Produkt vorliegen, unabhängig davon ob sie weiterverarbeitet werden oder nicht. Der Produkt Zwilling ist die physische Komponente des Digitalen Zwillings. Auf weitere Begriffe soll an dieser Stelle jedoch nicht weiter eingegangen werden.
Durch seine vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten werden zukünftig sicher vermehrt auch kleine und mittlere Unternehmen den Digitalen Zwilling in ihren Betrieben einsetzen, um so einen anhaltenden Mehrwert zu generieren – beispielsweise für ihre Produktionsplanung und die Erweiterung für des Produkt-/Service-Portfolios. Insbesondere die vergleichsweise geringen Kosten zur Implementierung eines Digitalen Zwillings machen sie für KMU interessant.
Digitale Zwillinge können Daten aus unterschiedlichen Bereichen eines Unternehmens oder verschiedener Firmen verknüpfen. Eine bereichs- und unternehmensübergreifende Zusammenarbeit ist Voraussetzung, um den größtmöglichen Mehrwert zu generieren.
