Digitale Zwillinge als strategische Schlüsseltechnologie

Der Digitale Zwilling ist im Kontext der digitalen Transformation über sämtliche Branchen hinweg nicht mehr wegzudenken. So ist es nicht überraschend, dass der Digitale Zwilling derzeit als einer der Top-Trends im IoT-Umfeld gilt. Laut Gartner werden innerhalb der nächsten drei bis fünf Jahre Hunderte Millionen Dinge einen digitalen Zwilling haben. Die Verknüpfung von digitalen, semantischen Modellen mit Zustandsdaten verspricht zahlreiche Anwendungsfälle und Potenziale für die industrielle Nutzung.

Defintion des
Digitalen Zwillings

Unser Verständnis …

Architektur des
Digitalen Zwillings

Komponenten unserer Lösung …

Erfolgsfaktoren des
Digitalen Zwillings

Die Vorteile …

Digitale Zwillinge als strategische Schlüsseltechnologie

Der Digitale Zwilling ist im Kontext der digitalen Transformation über sämtliche Branchen hinweg nicht mehr wegzudenken. So ist es nicht überraschend, dass der Digitale Zwilling derzeit als einer der Top-Trends im IoT-Umfeld gilt. Laut Gartner werden innerhalb der nächsten drei bis fünf Jahre Hunderte Millionen Dinge einen digitalen Zwilling haben. Die Verknüpfung von digitalen, semantischen Modellen mit echten Zustandsdaten verspricht zahlreiche Anwendungsfälle und Potenziale für die industrielle Nutzung.

Defintion des
Digitalen Zwillings

Unser Verständnis …

Architektur des
Digitalen Zwillings

Komponenten unserer Lösung …

Erfolgsfaktoren des
Digitalen Zwillings

Die Vorteile …

Definition des Digitalen Zwillings

Ein Digitaler Zwilling ist das digitale Abbild eines real existierenden Systems, welches über eine bidirektionale Kopplung dessen Eigenschaften, Zustände und Verhalten in der realen Welt unmittelbar in seinem digitalen Modell widerspiegelt. Geschäftsprozesse, Produktinformationen, das Verhalten der Systeme sowie der Kontext und die Abhängigkeiten werden in einem gemeinsamen Datenmodell hinterlegt. Damit können reale Systeme nicht nur geplant und simuliert, sondern auch optimiert und gesteuert werden.

Im Gegensatz zum Digitalen Zwilling ist der Digitale Schatten das digitale Abbild relevanter Betriebs-, Zustands- und Prozessdaten, die Systeme, Maschinen und Anlagen während ihres laufenden Betriebes erzeugen. Dabei handelt es sich um Rohdaten, die vom realen zum virtuellen Objekt/Prozess fließen mit dem Zweck, eine echtzeitfähige Auswertungsbasis zu schaffen.

Quelle: in Anlehnung an Deloitte (Link)

Integrationsplattform für die intelligente Verknüpfung von Daten im Kontext des Wertschöpfungsprozesses

Das Ziel Digitaler Zwillinge ist es, einen Datenaustausch über den gesamten Lebenszyklus und über alle IT-Systeme hinweg, von der Planung über die Fertigung und darüber hinaus zu ermöglichen. Voraussetzung für die vollständige Vernetzung ist neben der reinen Vernetzung aller am Wertschöpfungsprozess beteiligten Daten die intelligente Kontextualisierung in einem semantischen Modell und die Verknüpfung mit den spezifischen Geschäftslogiken. Dazu muss der Digitale Zwilling Informationen in unterschiedlichsten Formaten – Sensordaten, System- und Anlagenparameter oder IT-Daten aus unterschiedlichen Systemen (z.B. ERP, MES) – integrieren und in Beziehung zueinander setzen.

Damit erschließt sich nicht nur neues Potenzial bei der Planung, Simulation und Steuerung, sondern auch bei der Datenweiterverarbeitung, wie etwa Big-Data-Anwendungen, Analytics oder Cloud-basiertem Machine Learning. Aus Big Data werden mit diesem Kontextwissen Smart Data.

Integrationsplattform für die intelligente Verknüpfung von Daten im Kontext des Wertschöpfungsprozesses

Das Ziel Digitaler Zwillinge ist es, einen Datenaustausch über den gesamten Lebenszyklus und über alle IT-Systeme hinweg, von der Planung bis zum Betrieb und darüber hinaus zu ermöglichen. Voraussetzung für die vollständige Vernetzung ist neben der reinen Vernetzung aller am Wertschöpfungsprozess beteiligten Daten die intelligente Kontextualisierung in einem semantischen Modell und die Verknüpfung mit den spezifischen Geschäftslogiken. Dazu muss der Digitale Zwilling Informationen in unterschiedlichsten Formaten – Sensordaten, System- und Anlagenparameter oder IT-Daten aus unterschiedlichen Systemen (z.B. ERP, MES) – integrieren und in Beziehung zueinander setzen.

Damit erschließt sich nicht nur neues Potenzial bei der Planung, Simulation und Steuerung sondern auch bei der Datenweiterverarbeitung, wie etwa Big-Data-Anwendungen, Analytics oder Cloud-basiertem Machine Learning. Aus Big Data werden mit diesem Kontextwissen Smart Data.

Architektur des Digitalen Zwilling in der Produktionsumgebung

In Abhängigkeit des jeweiligen Kundenumfelds und Anwendungsszenario werden im digitalen Zwilling alle relevanten Daten von Produkt, Prozess, Ressource und der entsprechenden (Produktions-)Umgebung modelliert. Diese Daten kommen aus den jeweils führenden Systemen. Somit ergibt sich die übergeordnete Architektur des Digitalen Zwillings.

Wesentliche Effekte auf die Schlüsselindustrien

Unflexible IT-Systeme ablösen

Durch Vernetzung und Einbindung bestehender IT-Systeme, Applikationen und Services zu einem durchgängigen Informationsmodell können bestehende monolithische und unflexible IT-Lösungen abgelöst und Schnittstellen standardisiert werden.

Unflexible Hardware-Steuerungen ablösen

Durch vollständige digitale Integration der Wertschöpfungsprozesse mit allen vor- und nachgelagerten Prozessen können starre, unflexible und hart-kodierte Steuerungen abgelöst und der Fertigungs- und Logistikfluss flexibilisiert werden.

Echtzeit-Regelkreise ermöglichen

Der Digitale Zwilling ermöglicht den Einsatz von Echtzeit-Regelkreisen auf sämtlichen Ebenen und schafft damit echtzeitfähige Wertschöpfungsnetzwerke für die autonome Produktion – von der Cloud über Edge bis hin zum Device und Sensor.

Smart Data Analysen
realisieren

Durch die Echtzeitverarbeitung von kontextualisierten Daten und ihrer Persistierung in der Digitalen Akte können integrierte KI-Services zur Online-Analyse mit Supervised und Unsupervised-Ansätzen effizient realisiert werden.

Quelle: in Anlehnung an Colin J. Parris, 2016 (link)

Digitaler Zwilling - Big Picture

Die Digital Twin Technologie etabliert sich branchenübergreifend auf dem Markt. Sie ist der Schlüssel für Innovationsvorsprung und Wettbewerbsfähigkeit. Digitale Zwillinge unterstützen über die gesamte Wertschöpfungskette, über die Entwicklung bis in den After Sales. Ihr Einsatzpotential liegt sowohl in Fertigungsindustrien als auch bei Maschinenherstellern und -Betreibern.

Digitaler Zwilling - Big Picture

Die Digital Twin Technologie etabliert sich branchenübergreifend auf dem Markt. Sie ist der Schlüssel für Innovationsvorsprung und Wettbewerbsfähigkeit. Digitale Zwillinge unterstützen über die gesamte Wertschöpfungskette,  über die Entwicklung bis in den After Sales. Ihr Einsatzpotential liegt sowohl in Fertigungsindustrien als auch bei Maschinenherstellern und -Betreibern.

Quelle: in Anlehnung an Colin J. Parris, 2016 (link)

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