5 gute Gründe für digitale Zwillinge

Wie können digitale Zwillinge helfen die Unternehmensperformance zu steigern?

Große Datensätze begegnen uns im Alltag immer öfter. Wichtig ist es dabei, die großen Datenmengen in ein Format zu bringen, in dem wir Muster auslesen können, um Verhalten besser zu verstehen und Vorhersagen treffen zu können. Digitale Zwillinge geben uns genau diese Möglichkeit. Sie ermöglichen es uns die Unternehmensperformance zu steigern und gut informierte Entscheidungen treffen zu können.

Der Begriff „digitaler Zwilling“ (engl. Digital Twin) ist Ihnen vielleicht im Laufe der letzten Jahre bereits mehrfach begegnet. Denn durch das Verfügbarmachen und Auswerten von Daten, haben wir immer mehr Möglichkeiten statistische Muster zu entdecken. Digitale Zwillinge sind eine digitale Replik eines Assets, dass sowohl digitale als auch physische Daten zusammenführt und somit präzise Vorhersagen über beispielsweise das Konsumverhalten oder die Customer Journey ermöglicht. Hierbei handelt es sich um ein Konzept mit dem Produkte, sowie Maschinen und ihre Komponenten mit Hilfe digitaler Werkzeuge modelliert werden.

Diese Modellierung erfolgt einschließlich sämtlicher Geometrie-, Kinematik- und Logikdaten. Ein digitaler Zwilling ist das Abbild des physischen ‘Assets‘ in der realen Fertigung und erlaubt dessen Simulation, Steuerung, Auswertung und Optimierung. Über Sensoren ist der Zwilling mit realen Objekten gekoppelt und verbindet so die virtuelle und physische Welt durch zahlreiche Informationen und Daten miteinander, was einen kontinuierlichen Echtzeitinformations- und Datenaustausch ermöglicht.

Die technologische Reife dieses Modells ist mittlerweile weit über Basisanwendungen hinaus gelangt. Bis zum Jahr 2022 erwartet das Marktforschungsunternehmen Gartner, dass der Massenmarkt das Konzept eines digitalen Zwillings übernommen und für sich zu Nutze gemacht hat. Das Konzept birgt großes Potential in sich, denn es ist nicht auf eine bestimmte Nische beschränkt, sondern in der breiten Industrie anwendbar. Digitale Zwillinge werden in den kommenden Jahren in Forschung und Entwicklung weiter ausgestaltet. Und schon heute wird deutlich, dass es sich dabei nicht um ein monolithisches Datenmodell handelt, sondern um unterschiedliche Aspekte digitaler Repräsentationen, Funktionalitäten, Modelle und Schnittstellen.

Nutzen von Digitalen Zwillingen

1.) Genauere Vorhersagen treffen

Verschiedene Modelle erlauben Vorhersagen über zukünftige Anwendungsfälle auf Basis vordefinierter Szenarien. So lassen sich strategische Entscheidungen treffen, die auf einer exakten Datenbasis beruhen.

2.) Performance Tracking und Optimierung

Das Implementieren eines digitalen Zwillings ermöglicht ein dauerhaftes Monitoring und ein Vergleich der Performance mit den bisher gesammelten Daten der jeweiligen Assets. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess.

3.) Ein zentrales Data Lake

Das Erstellen eines digitalen Zwillings erfordert eine gemeinsame Datenquelle, was Unternehmen dazu zwingt ihre Methoden der Datensammlung- und Analyse neu zu organisieren. Dieser Umstand wiederum eröffnet zusätzliches Digitalisierungs- sowie Optimierungspotential.

4.) Automatisierung ermöglichen

Entscheidungen können gelabelt und auf Basis der Erkenntnisse der digitalen Zwillinge automatisiert werden. So weiß der Algorithmus welche Szenarien gut und welche unbrauchbar waren und kann sich im fortwährenden Prozess verbessern. Das reduziert die Anzahl der Iterationen unter den Entscheidungsträgern.

5.) Sichtbarkeit und Transparenz über alle Bereiche hinweg

Nachdem die digitalen Zwillinge mehrere Datenquellen vereinen, werden auch Intra-Asset Effekte und Abhängigkeiten sichtbar. Hieraus ergeben sich dann weitere Handlungsempfehlungen und Einsparungspotenzial.

Wie sehen konkrete Anwendungsfälle aus?

1.) Schnelleres Time-to-market

Der erste mögliche Fall ist ein schnelleres Time to market Szenario. Im Falle eines Automotive OEM wurden die Mitarbeiter des Projektes durch sequenzielle Entscheidungen immer wieder im Entwicklungsprozess blockiert. Die Entwicklung eines Anschnallgurt-Systems dauerte zum Teil über drei Tage, was dafür sorgte, dass die Design Zeit massiv in die Länge gezogen wurde. Hier wurde ein Modell eines digitalen Zwillings mit den begrenzenden Parametern und Zielen des Entwicklungsteam eingesetzt. In diesem Fall wurde die Zeit um das optimale Design auszusuchen auf unter eine Minute reduziert.

2.) Geringere operative Kosten

Die Einwohner der der Stadt Carson City in Nevada (USA) leiden unter gelegentlichem Wassermangel in Trockenperioden. Die Stadt implementiere daher digitale Zwillinge um die zukünftige Wasserversorgung simulieren zu können. (basierend auf den bisher erzielten Verbraucherhöchstwerten) um die dauerhafte Wasserverfügbarkeit zu gewährleisten und die operativen Kosten zu senken.

Digitale Zwillinge bieten Einblick in den realen Wasserhaushalt von drei verschiedenen Ländern. Mithilfe dieser Daten und der daraus folgenden Handlungsempfehlungen konnte die Wasserversorgung in Carson City so umgestellt werden, dass diese jetzt automatisch kontrolliert wird. Im Ergebnis wurden dadurch 15% der Arbeitsleistung der operativen Kräfte eingespart und die zuverlässige Wasserversorgung von 50.000 Einwohnern gesichert.

3.) Verbesserte Produkt- oder Service-Entwicklung

Einen weiteren Anwendungsfall finden wir im Bereich der Medizin. Ärzte haben Schwierigkeiten die Anatomie der Patientenherzen aus einem Set von 2D Bildern zu rekonstruieren und zu interpretieren. Ein digitaler Zwilling eines Patienten ermöglicht die Erstellung von 3-D Herzmodellen, welche eine Tiefenanalyse der Spezifikationen und Dynamiken der individuellen Herzen ermöglicht. Ein Herzmodell verringert die Zeit bis zur Operation um 82% verglichen mit der Verwendung von 2-D medizinischen Bildern. In diesem Fall kann ein digitaler Zwilling also ein wahrer Lebensretter sein.

Was dürfen wir in den nächsten fünf Jahren also erwarten?

Zunächst wird es eine Demokratisierung der Simulations-basierten digitalen Zwillinge über alle Industrien hinweg geben. Die wachsende Verfügbarkeit der digitalen Zwillinge als Service der großen Technologie-Unternehmen wird die Zahl der möglichen Einsatzgebiete vergrößern. Daten sind in großen Mengen vorhanden und der nächste konsequente Schritt ist aus Big Data Smart Data zu generieren und die Daten zu verstehen. Leuchturmprojekte mit einem klaren Business Vorteil motivieren andere Unternehmen nachzuziehen.

Im nächsten Schritt werden wir verbesserte End-to-End Enscheidungsmöglichkeiten und Verbesserungspotenziale erleben.Hierbei geht es um das Verbinden des Gelernten aus den digitalen Zwillingen über alle Anwendungsgebiete hinweg. Dieser Prozess reicht von Design und Entwicklung bis hin zu Aftersales. Die gewonnenen Erkenntnisse sind paketiert und visualisiert, um das Management bei seinen strategischen Entscheidungen zu unterstützen unter Einbeziehung neuer User Technologien. Die End-to-End Abdeckung der digitalen Zwillinge ermöglicht optimierte Automatisierung der Prozesse, die wiederum eine zweite Welle von Effizienzsteigerungen mit sich bringt.

Der letzte Entwicklungsschritt innerhalb der nächsten fünf Jahren wird die autonome Asset-Optimierung in der Produktion sein.

Fazit zu Digitalen Zwillingen

Die Grenzen zwischen diskreter und dauerhafter Produktion, aufgrund von KI-getriebener Prozessautomatisierung und der Kontrolle von Maschinen werden zunehmend verschwimmen. Digitale Zwillinge werden durch die Integration in das Internet der Dinge (IoT) als smarte Software Treiber für physikalische Assets agieren. Das erlaubt Echtzeitanalysen, Feedback und Implementierung.

Wir werden ein Deployment von digitalen Zwillingen über alle Ökosysteme und Lieferketten hinweg erleben, was eine vollständige Digitalisierung der Anwendungsumgebung (Kundenbeziehungen oder Value Chains) erfordert.

Digitale Zwillinge sind für Industrie 4.0 und die Digitalisierung der Fertigung essentiell. Ihr Inhalt entsteht in den verschiedenen Lebenszyklusphasen eines Produkts oder einer Fabrik, mit unterschiedlichen Werkzeugen auf diversen Plattformen. Aus den ersten Beispielen in der Praxis ist schon jetzt ersichtlich, dass Digitale Zwillinge sehr anwendungsspezifisch und für jedes Unternehmen maßgeschneidert zu definieren sind. Richtig fangewandt, haben sie großes Potenzial für Effizienzsteigerung und Kosteneinsparung.

Nicole Lontzek ist seit über einer Dekade in der Digitalbranche tätig. Ihre Karriere brachte sie unter anderem nach New York, Dublin und Zürich. Sie ist spezialisiert auf die digitale Vermarktung von B2B-Software Unternehmen. Derzeit ist sie in München als Head of Marketing bei CELUS, dem Pionier in der Elektronikentwicklungsautomatisierung für die Gesamtvermarktungstrategie verantwortlich. In ihrem Buch "Digitale Zeitmacher - was wir jetzt gewinnen" erläutert sie anhand positiver Beispiele die Möglichkeiten der Digitalisierung und zeigt auf, in welchen Bereichen wertvolle Lebenszeit eingespart werden kann. www.digitalezeitmacher.de

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