Wer sich mit der Digitalisierung und der Industrie 4.0 auseinandersetzt, ist womöglich auf den Begriff  „Digital Twins“ gestossen. Doch was genau verbirgt sich hinter diesem Begriff und wie können Digital Twins für Unternehmen nützlich sein? Hier sollen die wichtigsten Fragen zu diesem Thema beantwortet werden.

Was ist ein Digital Twin?

Ein Digital Twin ist  eine digitale Abbildung eines physischen Objekts oder Systems in der realen Welt. Digitale Zwillinge nutzen Echtzeitdaten und andere Quellen, um von diesen zu lernen und zu verarbeiten. Digital Twin Anwendung ermöglichen uns somit, reale Objekte und Abläufe visuell besser zu verstehen und zu optimieren.

Diese etwas abstrakte Definition lässt sich gut anhand eines Beispiels erläutern. Ein Fahrzeug besitzt verschiedene beschreibende Merkmale wie zum Beispiel die Marke, Baureihe, Farbe oder Verbrauch. Diese werden in einem Digital Twin simuliert. Generell ist es für einen Digital Twin nicht essentiell, ob das reale Objekt bereits existiert – damit eignen sich Digital Twins auch hervorragend für die Konstruktion von Prototypen. So werden Digitalen Zwillinge als wichtige Grundvoraussetzung für die Umsetzung der Industrie 4.0 angesehen.

Der Digital Twin begleitet über alle Lebenszyklen hinweg

Digital Twins bilden das reale Objekt über alle Lebenszyklen hinweg ab. Dies beginnt mit der Entwicklung und Konstruktion über die Produktion bis hin zum Recycling. Ein reales Objekt ist während seines Lebenszyklus verschiedensten Einflussfaktoren ausgesetzt, welche als Datenpunkte in den Zwilling einfliessen. Am Beispiel eines Fahrzeugs beschränken sich die Daten also nicht nur auf beschreibende Merkmale aus der Produktion. Eine ganze Reihe von Sensoren am Fahrzeug übermitteln Daten an den Digital Twin in Echtzeit. Routendaten, Geokoordinaten und Fahrstil geben Aufschluss über das Nutzerverhalten. Erschütterungen während der Fahrt können aufzeigen, wie sich z.B. schlecht präparierte Strassen auf das Fahrwerk auswirken. Regensensoren können erfassen, wie sich Wettereinflüsse und verschiedene Klimas auf das Auto im Feldgebrauch auswirken.

Welchen Mehrwert bieten Digital Twins?

Die Nutzung von Digital Twins bietet Vorteile über die ganze Wertschöpfungskette hinweg. Sie helfen bei der Entscheidungsfindung, Optimierung von Prozessen und Effizienzsteigerungen. Der Mehrwert erschliesst sich insbesondere in folgenden Bereichen:

• Verbesserte Gesamtqualität
  • Frühere Erkennung und Vorhersage von Qualitätsdefekten
  • Bessere Kontrolle und Rückverfolgung von Qualitätseinbrüchen
• Besseres Service- und Garantiemanagement
  • Positiven Einfluss auf das Kundenerlebnis durch die proaktives Handeln bei Defekten und Garantiefällen
• Reduzierung von Kosten durch bessere Vorhersagen

Tesla machts vor

Ein Pionier im Automobilbereich zeigt eindrücklich auf, wie die Technologie genutzt wird. Tesla erstellt einen digitalen Zwilling von jedem verkauften Fahrzeug. Sensoren von Tausenden von Autos senden Daten an den Zwilling. In der Fabrik kann die künstliche Intelligenz (KI) die Daten interpretieren und feststellen, ob ein Auto wie vorgesehen funktioniert oder ob es gewartet werden muss. Bei vielen Wartungsfragen sind die Software-Integrationen von Tesla so zuverlässig, dass Probleme mit Software-Updates behoben werden können – zum Beispiel die Anpassung der Hydraulik, um eine klappernde Tür zu kompensieren. Durch die Verschmelzung von KI und IoT ist Tesla in der Lage, ständig aus der realen Welt zu lernen und jedes seiner Autos individuell und in Echtzeit zu optimieren.

Potenzial von Digital Twins

Digital Twins bieten Unternehmen vor allem in Kombination mit IoT-Technologien immenses Potenzial. Natürlich lässt sich das Konzept von Digital Twins nicht nur in der Automobilbranche einsetzen. Die Zwillinge revolutionieren die Art und Weise, wie sämtliche Produkte gefertigt, gewartet und weiterentwickelt werden können. Auch im Einzelhandel können Digital Twins die Kundenerlebnisse verbessern, indem sie für die Planung von Geschäften eingesetzt werden können.

Ebenso wäre denkbar, dass Digital Twins wichtige Funktionen im Gesundheitsbereich übernehmen. Eine bessere Patientenüberwachung und exaktere Prognosen verhindern unnötige Untersuchungen und setzen präventiv genau dort an, wo es nötig ist.  So manch marodes Gesundheitssystem liesse sich durch die eingesparten Kosten sanieren.

Was müssen Unternehmen beachten?

Bevor sich Unternehmen mit der Einführung von Digital Twins beschäftigen, sollte man vorab einen klaren Kontext schaffen. Was ist der Zweck und Nutzen, den ich mir davon verspreche? Bei der effektiven Umsetzung sollten zudem folgende Punkte beachtet werden:

• Eindeutigkeit: Jeder digitale Zwilling muss mit einem realen Objekt verknüpft sein
• Digitaler Regelkreis: Zwilling und Original stehen im ständigen Austausch und beeinflussen sich gegenseitig
• Datensilos aufbrechen: Der Datenaustausch darf keine Einbahnstrasse sein und soll sich nicht nur auf das reale Objekt und seinen Zwilling beschränken. Ein barrierefreier Datenaustausch zwischen Unternehmen, Kunden und Maschinen ist notwendig. Durch die Beisteuerung der Daten von Zulieferern lassen sich das Potenzial von Digital Twins voll ausschöpfen.

Fazit

Digital Twins sind bereits heute in der Automobilbranche grosses Thema. Sie werden jedoch künftig auch in anderen Industrien eine grosse Rolle in Bezug auf die Vernetzung und Digitalisierung spielen.

Quellenangaben:

Deloitte University Press. Industry 4.0 and the digital twin. Abgerufen am 6.3.2021 von https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/kr/Documents/insights/deloitte-newsletter/2017/26_201706/kr_insights_deloitte-newsletter-26_report_02_en.pdf

Frauenhofer ISST. (29.05.2019). Digitaler Zwilling als zentrale Voraussetzung für den Erfolg von Industrie 4.0 [Video] Youtube. Abgerufen am 6.3.2021 von https://www.youtube.com/watch?v=ea8Eqwc7OPY&ab_channel=FraunhoferISST

Mindsquare. Digital Twin. Abgerufen am 6.3.2021 von https://mindsquare.de/knowhow/digital-twin/

Industry week. Taking Digital Twins for a Test Drive with Tesla, Apple. Abgerufen am 6.3.2021 von https://www.industryweek.com/technology-and-iiot/article/21130033/how-digital-twins-are-raising-the-stakes-on-product-development#:~:text=Case%20in%20point%2C%20Tesla%20creates,or%20if%20it%20needs%20maintenance

msg. Das Potenzial im digitalen Zwilling: Abgerufen am 6.3.2021 von https://www.msg.group/images/Automotive/Automotive-Consulting/Publikationen/ITProduction-msg-Automotive-Digitaler-Zwilling.pdf