Digitale Zwillinge: Beispiele und Anwendungsfälle

Digitale Zwillinge oder Digital Twins können in zahlreichen Anwendungen in der Industrie 4.0 und darüber hinaus eingesetzt werden. Dazu gehören auch Simulationen von realen Objekten, Geräten und sogar Städten. 

Was genau ist also das Konzept des digitalen Zwillings? In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über die Technologie des digitalen Zwillings wissen müssen. Wir zeigen, wie sie eingesetzt wird, und stellen einige Beispiele vor. Sie können sich auch eine Zusammenfassung in unserem nachfolgenden Tech Edge-Video ansehen.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Der Begriff digitaler Zwilling beschreibt ein virtuelles Modell eines physischen Objekts, Prozesses oder Ortes. Er dient als digitale Repräsentation in Echtzeit. Diese virtuellen Modelle werden erstellt, indem man alle Informationen und Daten über wirklich alles sammelt, wovon man eine Kopie erstellen möchte. Anschließend wird es in einem digitalen Raum nachgebildet.

Digitale Zwillinge helfen dabei, komplexe, kostspielige oder sogar gefährliche Prozesse sicherer, erschwinglicher und leichter durchführbar zu machen. Die Erstellung einer digitalen Kopie ist alles andere als einfach. Wenn sie jedoch einmal erstellt ist, bietet sie ein nahezu grenzenloses Potenzial. Somit hilft diese Technologie dabei, die digitale Transformation zu ermöglichen.

Wie werden digitale Zwillinge verwendet?

Zuerst wird jede einzelne Komponente sowie die Art und Weise, wie diese Komponenten interagieren und die Umgebung, in der sie existieren, digital nachgebildet. Der digitale Zwilling nutzt künstliche Intelligenz, um zu simulieren, was passiert, wenn Änderungen im Design, im Prozess, in der Zeit oder in den Bedingungen gemacht würden. Dabei muss das reale Objekt zu keinem Zeitpunkt denselben Änderungen ausgesetzt werden. Dies wird als prädiktive Analytik bezeichnet.

In einem digitalen Zwilling werden während der Entwicklung, der Produktion und des Betriebs kontinuierlich Sensordaten aus der realen Welt gesammelt. Sie werden dann in das digitale Zwillingsmodell eingespeist. Durch diesen ständigen Datenfluss spiegeln sich Änderungen in der realen Welt im digitalen Modell wider. So kann sich das Modell mit dem Projekt weiterentwickeln.

Wofür werden digitale Zwillinge verwendet?

Digitale Zwillinge werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Nehmen wir zum Beispiel die Luftfahrt. Sie möchten sehen, wie sich das Wetter mit fünfzig Grad auf die Leistung Ihres Düsentriebwerks auswirkt, ohne dass Sie einen Flug durch die Wüste riskieren müssen? Dann genügt es, die Temperatur am digitalen Zwilling zu erhöhen. Sie können dann eine digitale Darstellung des Ergebnisses betrachten und die Leistung ändern, um Ihre Erfolgsquote in der realen Welt zu erhöhen.

Für die intelligente Fertigung

Digitale Darstellungen einer physischen Fabrik können zur Verbesserung von Fertigungsprozessen verwendet werden. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie möchten die Auswirkungen einer Änderung Ihres Wartungsplans auf Ihre Laserschneidanlage verstehen. Sie könnten den Plan digital anpassen. Dann könnten Sie feststellen, ob dies positive oder negative Auswirkungen auf die Produktion hat.

Für intelligente Städte

Eine digitale Nachbildung einer Stadt könnte erstellt und zur Optimierung des Verkehrs verwendet werden. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie versuchen, die Verkehrsführung rund um ein neues Stadion zu verbessern, das in der Innenstadt gebaut wird. Passen Sie die Ampelschaltung, die Richtung der Einbahnstraße oder die Gestaltung der Kreuzung an Ihrem virtuellen Modell der Stadt an. Anschließend analysieren Sie die Ergebnisse.

Für intelligente Gebäude

Gebäudeverwaltungen und Gebäudeeigentümer:innen können die Technologie des digitalen Zwillings nutzen, um einen besseren Einblick in ihre Immobilie zu erhalten. Ein digitaler Zwilling kann dabei helfen, Probleme schnell zu erkennen. Er kann die Raumnutzung und die Energieeffizienz optimieren, die Sicherheit verbessern und die Auswirkungen einer fast endlosen Liste von Szenarien simulieren. Was würde zum Beispiel passieren, wenn ein Feuer ausbrechen würde? Kann es eingedämmt werden? Sind die Türen breit genug, um das Gebäude zu verlassen? Oder was wäre, wenn in dem Gebäude eine besondere Veranstaltung stattfinden würde? Wie wird die HLK-Anlage mit 20 Prozent mehr Personen fertig?
Mit dem Einsatz digitaler Zwillinge können Gebäudeverwaltungen Daten manipulieren, Theorien testen und zahlreiche Gebäudeszenarien simulieren, ohne dass dies Auswirkungen auf das Gebäude oder die Mieter:innen hat. Erfahren Sie mehr über den Einsatz digitaler Zwillinge in intelligenten Gebäuden in unserem eBook zu intelligenten Gebäuden – jetzt gleich herunterladen!

Den gesamten Produktlebenszyklus simulieren

Digitale Prototypen können während der Entwicklung erstellt, getestet und verfeinert werden. Dies geschieht lange vor der Herstellung eines physischen Produkts. Wenn ein Produkt schließlich in die Produktion geht, ermöglichen digitale Zwillinge die Verfeinerung des Prozesses auf der Grundlage von Echtzeitdaten von Anlagen und Bedienpersonal. 

Sobald ein Produkt im Einsatz ist, kann sein Betrieb optimiert werden. Dies geschieht ebenfalls mithilfe des digitalen Zwillings. Er liefert Informationen zu allem. Dazu gehören die bestmöglichen Betriebsbedingungen und Wartungspläne – bis hin zu vorgeschlagenen Designänderungen oder alternativen Konfigurationen.

Sehen Sie sich die Zusammenfassung unseres OnLogic Live – Edge of tomorrow an. Dabei hatten wir die Gelegenheit, dieses Konzept und das Thema Edge-Computing mit unseren Partnern von Intel und Inductive Automation zu diskutieren. 

Haben Sie eine Frage zu digitalen Zwillingen? Wenden Sie sich noch heute an das kompetente Team von OnLogic.

Dieser Blogbeitrag wurde ursprünglich am 20. August 2021 veröffentlicht. Wir haben diesen Beitrag am 21. September 2023 aktualisiert.