Digitaler Zwilling: Testumgebung im virtuellen Raum

Im folgenden Artikel beschäftigen wir uns mit dem Konzept der digitalen Zwillinge und ihren Einsatzgebieten, da sie häufig als Inbegriff für die Digitalisierung von Anlagen im Bereich der Industrie 4.0 genannt werden.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Bei einem digitalen Zwilling (oder digitaler Avatar) handelt es sich im Grunde um ein digitales Modell, welches reale und virtuelle Welt miteinander verbindet und durch Sensoren gesammelte, reale Daten der abzubildenden Wirklichkeit als Grundlage für das virtuelle Modell nutzt. Da der digitale Zwilling auf Veränderungen der Parameter genauso reagiert, wie es die reale Bezugsquelle tun würde, sollen über das Modell Rückschlüsse darauf gezogen werden können, wie ein reales Produkt oder ein tatsächlicher Prozess auf systemische Veränderungen reagieren würde. Der digitale Zwilling kann dabei ein Abbild eines einfachen Produktes, einer komplexen Industrieanlage, einer Dienstleistung, eines Prozesses oder eines Geschäftsmodelles sein.

Die Einsatzgebiete von digitalen Zwillingen

Häufig werden digitale Zwillinge schon während der Produktentwicklungsphase eingesetzt, um bei komplexen Produktanforderungen unterschiedliche Designvarianten austesten zu können und zu schauen, welches Design die Anforderungen am besten erfüllen kann, um so Effizienz und Qualität zu steigern. Auch lässt sich das Zusammenspiel verschiedener Maschinen in einer Industrieanlage über einen digitalen Zwilling abbilden und kann Erkenntnisse darüber bringen, wo Prozesse und das gemeinsame Zusammenspiel verschiedener Komponenten verbessert werden könnte. Last but not least werden digitale Zwillinge eingesetzt, um gesamte Lebenszyklen von Produkten oder Prozessen zu simulieren, in dem die entsprechenden Parameter angepasst werden. Zum einen lassen sich dadurch Rückschlüsse auf Verschleißerscheinungen vorhersagen, so dass Wartungszyklen angesetzt werden können, bevor größere Ausfälle entstehen. Zum anderen Fehlerquellen identifizieren und beheben, bevor sie überhaupt ein Problem darstellen können.

Da reale Faktoren wie Arbeitsbedingungen, Witterungsverhältnisse, Positionierung von Maschinen, Verschleiß etc. in den genutzten Daten inkludiert werden, können digitale Zwillinge für Tests eingesetzt werden, wo ein Test unter Realbedingungen zu teuer oder zu zeitaufwendig wäre, sei es weil beispielsweise dafür ganze Produktionsanlagen lahmgelegt werden müssten. Hier sind digitale Zwillinge die unkomplizierte und kostengünstige Alternative. Im Grunde handelt es sich beim digitalen Zwilling also um eine Testumgebung im XXL-Format.