#73 Digital Twin (Digitales Zwilling)

1. Name der Methode

Digital Twin (Digitales Zwilling)

2. Alternative Bezeichnungen

Digitales Modell, Virtuelles Modell

3. Kurze Beschreibung

Ein digitales Zwilling ist eine virtuelle, dynamische Nachbildung eines physischen Objekts, eines Prozesses oder eines Systems. Es ist über Sensoren und Echtzeitdaten mit seinem physischen Gegenstück verbunden, wodurch dessen Verhalten simuliert, vorhergesagt und optimiert werden kann, ohne in die reale Welt einzugreifen.

4. Zweck / Wann anzuwenden

Es wird in der fortschrittlichen Industrie (Industrie 4.0), in der Logistik, im Gesundheitswesen und in der Stadtverwaltung (Smart Cities) eingesetzt. Es ermöglicht das Testen verschiedener Szenarien („Was-wäre-wenn“-Analyse), das Vorhersagen von Störungen (vorausschauende Instandhaltung), die Leistungsoptimierung in Echtzeit und die Schulung von Personal in einer virtuellen Umgebung.

5. Vorgehensweise / So wird es angewendet

1. Erstellen Sie ein 3D-Modell: Erstellen Sie ein detailliertes 3D-Modell eines physischen Objekts oder Systems.
2. Daten integrieren: Verbinden Sie das Modell mit Sensoren (IoT – Internet der Dinge) am physischen Objekt, die Daten über dessen Zustand erfassen (Temperatur, Druck, Vibrationen, Position usw.).
3. Erstellen Sie ein Simulationsmodell: Fügen Sie dem Modell physikalische und verhaltensbezogene Regeln hinzu, die definieren, wie das System auf Veränderungen reagiert.
4. Nutzen Sie das Modell zur Analyse und Optimierung:
– Simulation: Testen Sie, was passiert, wenn Sie Parameter ändern (z. B. die Liniengeschwindigkeit).
– Vorhersage: Sagen Sie anhand der Vibrationsdaten voraus, wann das Lager einer Maschine ausfallen wird.
- Optimierung: Lassen Sie den Algorithmus die besten Prozesseinstellungen für maximale Effizienz ermitteln.

6. Beispiel aus der Praxis

Der Hersteller von Flugzeugtriebwerken erstellt für jedes verkaufte Triebwerk einen digitalen Zwilling. Sensoren im Triebwerk senden während des Fluges Daten an das virtuelle Modell. Anhand dieser Daten kann der Hersteller den Verschleiß der Bauteile überwachen und Wartungsarbeiten genau dann planen, wenn sie erforderlich sind, wodurch Ausfälle verhindert und die Kosten für die Fluggesellschaft optimiert werden.

7. Vorteile

- Ermöglicht Tests und Experimente ohne die Risiken und Kosten, die mit Eingriffen in das reale System verbunden sind
.- Verbessert die vorausschauende Wartung und reduziert Ausfallzeiten
.- Optimiert die Leistung und Effizienz von Prozessen
.- Beschleunigt die Entwicklung und Markteinführung neuer Produkte.

8. Risiken / Grenzwerte

- Extrem hohe Kosten für die Erstellung und Wartung.
- Hohe Komplexität: Es werden Experten für 3D-Modellierung, Simulationen, Daten und das Internet der Dinge (IoT) benötigt.
- Datenqualität: Das Modell ist nur so gut wie die Daten, die in es einfließen.
- Sicherheitsrisiken: Die Verknüpfung der physischen und der digitalen Welt eröffnet neue Cyber-Bedrohungen.

9. Tipps aus der Praxis

- Sie müssen nicht gleich ein digitales Zwilling der gesamten Fabrik erstellen. Beginnen Sie mit dem digitalen Zwilling einer einzelnen kritischen Maschine oder eines kritischen Prozesses.
– Definieren Sie den geschäftlichen Nutzen klar: Klären Sie vor der Investition, welches konkrete Problem der digitale Zwilling lösen soll und welchen Mehrwert er bringen soll.
- Digitales Zwilling vs. Simulation: Eine Simulation ist ein Modell, das offline läuft. Ein digitaler Zwilling ist ein lebendes Modell, das ständig mit Daten aus der realen Welt aktualisiert wird.