Was ist ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling ist eine dynamische Nachbildung eines realen Objekts oder einer realen Umgebung, die mithilfe multimodaler Datenströme auf der Grundlage realer Eingaben kontinuierlich aktualisiert wird. Stellen Sie sich zum Beispiel eine virtuelle Nachbildung eines Pkw vor, die auf dem Touchscreen des Armaturenbretts des Fahrzeugs angezeigt wird. Sensoren können die Darstellung kontinuierlich mit Daten über Reifendruck, Kraftstoffstand und Beschleunigung des Fahrzeugs aktualisieren. Diese Art von digitalem Zwilling bietet dem Fahrer eine bessere Beobachtbarkeit und unterstützt KI-Prozesse wie das autonome Fahren.

Arten von digitalen Zwillingen

Um als digitaler Zwilling betrachtet zu werden, muss ein System beides enthalten:

• Eine virtuelle Darstellung eines realen Objekts oder einer realen Umgebung
• Dateneingaben, die reale oder simulierte Änderungen an diesem Objekt oder dieser Umgebung widerspiegeln

Diese Art von System kann viele verschiedene Formen annehmen. Beispielsweise ist Google Earth ein digitaler Zwilling, da es sich um eine virtuelle Darstellung der Erde handelt, die mit realen Eingaben aktualisiert wird.

In ähnlicher Weise könnte auch eine Fitness-App, die ein generisches, digitales Modell eines menschlichen Körpers zeigt, das mit realen Daten wie der Herzfrequenz des Benutzers gefüllt ist, als eine grundlegende Art von digitalem Zwilling betrachtet werden. Auch wenn das digitale Modell nicht für den Benutzer personalisiert ist, zeigt es eine virtuelle Darstellung eines realen Objekts und aktualisiert diese Darstellung mit realen Daten.

Virtueller Zwilling vs. digitaler Zwilling

Digitale Zwillinge und virtuelle Zwillinge sind unterschiedliche Konzepte, obwohl sie sich beide auf eine digitale Nachbildung eines realen Objekts beziehen. Digitale Zwillinge stellen bestehende reale Objekte dar, die auf realen Dateneingaben basieren.

Virtuelle Zwillinge hingegen können der Erstellung des Objekts, das sie repräsentieren, vorausgehen, und sie verlassen sich nicht auf reale Dateneingaben. Virtuelle Zwillinge werden meist verwendet, um Prototypen neuer Produkte herzustellen und ihre Leistung unter verschiedenen Bedingungen zu simulieren, bevor das Objekt in Produktion geht.

Vorteile der Digital-Twin-Technologie

Digitale Zwillinge eröffnen neue Möglichkeiten für die Beobachtung, Simulation und Automatisierung in praktisch jeder Branche. Hauptvorteile:

• Tiefere Transparenz: Digitale Zwillinge bieten eine neue Sichtweise auf Objekte oder Umgebungen, die auf realen Daten basieren. Sie dienen auch als Grundlage für Experimente, indem sie es Betreibern digitaler Zwillinge ermöglichen, die Auswirkungen von Änderungen oder unterschiedlichen Bedingungen effizient zu simulieren.
• Kostenoptimierungen: Durch mehr Transparenz können Betreiber digitaler Zwillinge über potenzielle Probleme oder Fehler in einer digital verpartnerten Anlage informiert bleiben. Betreiber digitaler Zwillinge können diese Probleme auch mit historischen Daten abgleichen, um eine vorausschauende Wartung voranzutreiben, die Lebensdauer von Anlagen zu verlängern und Ausfallzeiten zu minimieren.
• KI und Automatisierung: Digitale Zwillinge unterstützen nicht nur die menschliche Entscheidungsfindung, sondern können auch für automatisierte Prozesse eingesetzt werden. Beispielsweise können autonome mobile Roboter (AMRs), die in der Industrie eingesetzt werden, ihre Umgebungen während der Navigation mithilfe von Echtzeitdaten, die von Kameras und Sensoren gesammelt werden, digital abbilden. Dies ermöglicht eine intelligente Routenplanung und Gefahrenvermeidung.

Herausforderungen bei der Bereitstellung der digitalen Zwillingstechnologie

Um effektiv zu sein, müssen digitale Zwillinge in der Lage sein, Sensordaten aus Edge-Computing-Umgebungen abzurufen und die Daten in zentralisierten Plattformen zu aggregieren. Unternehmen, die auf Legacy-Technologie angewiesen sind, können mit Datensilos, mangelnder zuverlässiger Konnektivität und der Komplexität der Verwaltung von Daten von mehreren unterschiedlichen Geräten konfrontiert werden. Je nach Art der Bereitstellung müssen Unternehmen möglicherweise auch Datenschutz und Sicherheit gewährleisten, um die Vorschriften für sensible Workloads einzuhalten.

Glücklicherweise können digitale Zwillingsorchestrierungsplattformen Unternehmen dabei helfen, Sensoren und andere Geräte zu integrieren, Datenquellen zu verwalten und gängige Anwendungsfälle für räumliches Bewusstsein oder Ressourcenverfolgung zu unterstützen. Moderne Edge-Computing-Hardware kann auch über integrierte Sicherheitsfunktionen verfügen, um Datenschutz und Compliance zu unterstützen und gleichzeitig die Rechenleistung bereitzustellen, die zur Unterstützung komplexer digitaler Zwillings-Workloads, einschließlich KI, erforderlich ist.

Wie funktionieren digitale Zwillinge?

In den meisten digitalen Zwillingsbereitstellungen liefern Sensoren und andere Edge-Geräte Daten für ein virtuelles Modell, das als Software auf einem oder mehreren Edge-Servern. Diese Dateneingaben werden regelmäßig aktualisiert, in der Regel nahezu in Echtzeit, sodass der digitale Zwilling eine nahezu virtuelle Nachbildung der realen Welt ist.

Digitale Zwillinge können für ein bestimmtes Gerät oder eine bestimmte Maschine existieren oder eine ganze Anlage umfassen. Im Gesundheitswesen können Ärzte biometrische Daten verwenden, um einen digitalen Zwilling eines menschlichen Körpers zu ermöglichen.

Anwendungsfälle für digitale Zwillinge

Digitale Zwillinge sind eine noch ausgereifte Technologie mit mehreren Anwendungen in bestehenden Branchen und unzähligen Möglichkeiten, die noch nicht vorgestellt werden können. Hier sind nur einige Beispiele:

Fertigungsbranche

Digitale Zwillinge von Fabrikgeräten helfen Betreibern, den Zustand der Anlagen zu verstehen und vorausschauende Wartungspläne zu planen. Hersteller, die digitale Zwillinge von Grundrissen verwenden, können die Auswirkungen von Anpassungen der Produktionslinie simulieren und für die besten Arbeitsabläufe optimieren. Digitale Zwillinge können Anlagenbesitzern auch dabei helfen, das Bewusstsein für Sicherheitszonen zu automatisieren, um Gefahren oder unbefugtes Personal zu erkennen.

Automobiltechnik

Automobilhersteller nutzen virtuelle Zwillinge bereits, um Prototypen zu erstellen und neue Fahrzeugmodelle zu simulieren. Digitale Zwillinge werden in naher Zukunft neue Möglichkeiten für softwaredefinierte Fahrzeuge und selbstfahrende Autos eröffnen. Digitale Zwillinge können menschlichen und KI-Fahrern helfen, den Zustand ihrer Fahrzeuge besser zu verstehen.

Energiesektor

Digitale Zwillinge können auf Energienetze und Microgrid-Technologie angewendet werden , um Versorgungsbetreibern bei der Verwaltung und Optimierung der Energieverteilung zu helfen. Die Flexibilität digitaler Zwillinge gibt Versorgungsbetreibern neue Werkzeuge an die Hand, um proaktiv auf Wartungsbedarf zu reagieren, Notfallszenarien zu simulieren und die Integration erneuerbarer Energiequellen kosteneffizient zu planen.

Gesundheitswesen

Gesundheitsdienstleister können digitale Zwillinge verwenden, um Patientenüberwachungstools zu verbessern . Durch die Kombination der Daten mehrerer Patientengeräte zu einem digitalen Zwilling können Anbieter einen umfassenderen Überblick über die Gesundheit der Patienten erhalten. Digitale Zwillinge von Gesundheitseinrichtungen können Administratoren auch dabei helfen, Umgebungen auf Belegungsraten und Sicherheitsbedenken zu überwachen oder sogar die Luftqualität zu verfolgen, um die Ausbreitung von Krankheitserregern in der Luft zu kontrollieren und zu verhindern.

Telekommunikationstechnik

Digitale Zwillinge können Telekommunikationsanbietern helfen, eine ganzheitliche Sicht auf die Netzwerkinfrastruktur zu erhalten, den Zustand von Anlagen besser zu verstehen und eine vorausschauende Wartung zu ermöglichen, um Ausfallzeiten zu minimieren. Telekommunikationsanbieter können digitale Zwillinge verwenden, um schwankende Anforderungen an Netzwerke für Stresstests oder Notfallpläne zu simulieren, ohne sich auf kostspielige Änderungen in der Praxis festlegen zu müssen.

Die Zukunft der Digital-Twin-Technologie

Es wird erwartet, dass digitale Zwillinge branchenübergreifend immer häufiger auftreten werden. Auch wenn 47 Prozent der IT-Entscheider noch nie von digitalen Zwillingen gehört haben, werden bis 2029 mehr als 95 Prozent der IoT-Plattformen der IoT-Plattformen irgendeine Form von digitalen Zwillingsfähigkeiten enthalten.¹

Da Unternehmen immer mehr Geräte und Rechenressourcen am Netzwerkrand bereitstellen, werden digitale Zwillinge wahrscheinlich als zentraler Punkt für die Konsolidierung und Nutzung dieser neuen Datenquellen dienen. Sicherheit und Datenschutz werden entscheidend sein, um den Wert digitaler Zwillinge zu erschließen und sicherzustellen, dass kein Edge-Gerät zum Einstiegspunkt für Malware wird. Digitale Zwillinge werden auch dazu beitragen, Investitionen in KI und Automatisierung zu fördern, indem sie eine Plattform für die Anwendung von Intelligenz auf das räumliche und Anlagenbewusstsein bieten.

Während der Horizont digitaler Zwillinge viele Möglichkeiten bietet, kann der Beginn einer digitalen Zwillingsbereitstellung sehr einfach sein. Unternehmen können mit einer einfachen virtuellen Nachbildung eines realen Assets beginnen und eine einzige Dateneingabe verbinden, um einen rudimentären digitalen Zwilling zu erstellen. Im Laufe der Zeit können Unternehmen mehr Inputs und unterschiedliche Datenquellen einbauen, um einen reichhaltigen digitalen Zwilling mit dem Potenzial für einen multiplikativen Wert zu schaffen.