Einsatzgebiete digitaler Zwilling

Der dig­i­tale Zwill­ing oder auch auf Englisch „dig­i­tal twin“ wird in Zusam­men­hang mit dem Schlag­wort Indus­trie 4.0 immer bekan­nter. Der dig­i­tale Zwill­ing ist die exak­te virtuelle Abbil­dung eines Pro­duk­ts oder Sys­tems, das die spez­i­fis­chen Eigen­schaften des realen Gegen­stücks exakt beschreibt. Zwis­chen dig­i­taler und physis­ch­er Welt beste­ht eine 1:1‑Beziehung. In der virtuellen Umge­bung ver­hält sich der dig­i­tale Zwill­ing wie der physis­che Gegen­part in der Real­ität. Der dig­i­tale Zwill­ing ermöglicht die Beant­wor­tung aller „was-wäre-wenn“-Fragen als virtuelles Abbild und unter Ein­beziehung von realen Dat­en. Der dig­i­tale Zwill­ing macht die Auswirkun­gen von Verän­derun­gen in aller Kon­se­quenz sicht­bar, indem er (/dieser) Opti­mierungsan­sätze simuliert. 

Der dig­i­tale Zwill­ing wird bere­its in den fol­gen­den Gebi­eten verwendet:

• Indus­trielle Fer­ti­gung von tech­nis­chen Produkten
• Pro­duk­tions- und Auftragssteuerung
• Trans­portwirtschaft
• Medi­zin

Der dig­i­tale Zwill­ing in der Logistik 

Forschung­spro­jek­te von der BMW Group und Bosch Con­nect­ed Indus­try arbeit­en an einem dig­i­tal­en Zwill­ing der Liefer­kette. Das Forschung­spro­jekt von Bosch bein­hal­tet zum Beispiel die lück­en­lose Kon­trolle der Güter in multi­na­tionalen Liefer­ket­ten. Sen­soren auf Pack­stückebene schick­en in Echtzeit zus­tand­srel­e­vante Dat­en an ein Gate­way. Zusam­men mit Posi­tions­dat­en wer­den sie in die Cloud gesendet und sind so unternehmen­süber­greifend ver­wend­bar. Die Dat­en wer­den automa­tisiert über­tra­gen, wenn sich das Pack­stück autonom an definierten Punk­ten der Liefer­kette meldet. BMW erforscht an einem glob­alen Liefer­an­ten­net­zw­erk mit diversen Logis­tik­di­en­stleis­tern. Dabei sorgt ein auf kün­stlich­er Intel­li­genz basiertes Pro­gramm für völ­lige Trans­parenz in der Liefer­kette. Die Posi­tions­dat­en eines Guts wer­den alle 15 Minuten aktu­al­isiert, um mögliche Liefer­verzögerun­gen frühzeit­ig zu erfassen.

Dig­i­tale Zwill­inge kön­nen in der Logis­tik in ein­er Vielzahl von Anwen­dun­gen ent­lang der gesamten Wertschöp­fungs­kette einge­set­zt wer­den, beispiel­sweise beim Man­age­ment von Con­tain­er­flot­ten, der Überwachung von Trans­porten oder der Gestal­tung von Logis­tiksys­te­men. So geben zum Beispiel IoT-Sen­soren an einzel­nen Con­tain­ern deren Stan­dort an und bewachen sie auf Schä­den und Ver­schmutzung. Diese Dat­en bewe­gen sich in einen dig­i­tal­en Zwill­ing des Con­tain­er­net­zes, das durch maschinelles Ler­nen dafür sorgt, dass die Con­tain­er so effizient wie möglich einge­set­zt wer­den. Dig­i­tale Zwill­inge kön­nen nicht lediglich für einzelne Objek­te, son­dern auch für ganze Net­zw­erke und Ökosys­teme wie Lager­häuser ver­wen­det wer­den, indem ein 3D-Mod­ell ein­er Mon­tage mit Bestands- und Betrieb­s­dat­en verknüpft wird. Damit kann das Sys­tem zum einen eine Über­sicht über den Zus­tand von Maschi­nen und die Ver­füg­barkeit von Waren geben und zum anderen Vorher­sagen und autonome Entschei­dun­gen über Lagerbestände oder Trans­portak­tiv­itäten treffen.

Für den Anla­gen- und Maschi­nen­bau ermöglicht die größere Trans­parenz und Kon­nek­tiv­ität der Liefer­kette Effizien­zsteigerungspoten­ziale. Beispiel­sweise kön­nen Kapaz­ität­sen­g­pässe bei den Liefer­an­ten oder Verzögerun­gen in der Zol­lab­wick­lung rechtzeit­ig fest­gestellt und deren Auswirkun­gen auf die Fer­tig­stel­lung ein­er Mas­chine oder Anlage eingeschätzt werden.

Die Häfen in Frankre­ich weit­en ihre dig­i­tal­en Plat­tfor­men zum Infor­ma­tion­saus­tausch für ihre Part­ner im Hafenum­feld aus, um die Waren­ab­wick­lung effizien­ter zu machen. Gemein­same Stan­dards sollen Bewe­gun­gen des Schiffes über­tra­gen kön­nen, um die Durch­führung im näch­sten Hafen zu beschleunigen.

Außer­dem soll eine Plat­tform mit Blockchain-Tech­nolo­gie weit­ere Verkehr­swege erschließen. Auf diese Weise kön­nten Waren­ströme aufgeze­ich­net und der Trans­port opti­miert werden.

Dat­en wer­den aber nicht nur auf Plat­tfor­men einges­per­rt, son­dern immer mehr auch automatisch.

Zukün­ftig sollen Bahn- und Lkwverkehr angepasst wer­den. Durch Track­ing­box­en, welche mit einem Sen­sor ver­bun­den sind, kann die Unversehrtheit von Con­tain­ern erkan­nt wer­den und damit eine zügigere Zol­lab­wick­lung stattfinden.

Faz­it

Der dig­i­tale Zwill­ing ist eine große Hil­festel­lung und bietet Opti­mierungsmöglichkeit­en in jeglichen Bere­ichen der Indus­trie und des Dien­stleis­tungssek­tors. Wie zum Beispiel im Bere­ich des Pro­duk­t­de­signs, wom­it neue Ansprüche erfüllt wer­den kön­nen, sowie beste­hende Prob­lem­stel­lun­gen schneller und auch kostengün­stiger gelöst wer­den kön­nen. Vorher­sagen und Gefahren­be­he­bun­gen durch Sim­u­la­tio­nen, Abschätzun­gen von Risiken, Verbesserung der Qual­itätssicherung – all diese Schlag­worte sind Poten­ziale dieser Tech­nolo­gie in sämtlichen Lebens­bere­ichen. Dem gegenüber ste­hen auch Risiken, die das Neue und auch an eini­gen Stellen noch Unbekan­nte mit sich bringt. Doch wie bei allem gilt es, sich wed­er voller Euphorie hinzugeben, noch skep­tisch auf dem Gewohn­ten zu behar­ren. Der Mit­tel­weg als Umgang mit dig­i­tal­en Zwill­in­gen wird sicher­lich zu zahlre­ichen Vorteilen und Erle­ichterun­gen im All­t­ag jedes Einzel­nen, wie auch im All­t­ag eines Betriebs führen.