Digitaler Zwilling auf einen Blick
Definition
Der digitale Zwilling (in engl. Digital Twin) ist ein Konzept, das erstmals von der NASA im Rahmen der Apollo-13-Mission zur Erforschung des Weltraums in den 1960er Jahren eingeführt wurde. Der Grundgedanke dieses Konzepts war die Nachbildung reisender Raumschiffe, um erdgebundene Versionen zu erstellen, die es den NASA-Missionsleitern ermöglichten, die Simulationen rechtzeitig an die Bedingungen der realen Welt anzupassen und Strategien zu ändern, um die Besatzung der NASA erfolgreich und sicher nach Hause zu bringen.
Kurz gesagt, ein digitaler Zwilling kann als virtuelles Duplikat oder auch eine Abbildung eines physischen Objekts, Systems oder einer Umgebung verstanden werden. Da er mit Echtzeitdaten aktualisiert und durch Simulation und maschinelles Lernen unterstützt wird, sieht er genauso aus wie seine realen Gegenstücke und funktioniert auch so, wodurch Unternehmen Was-wäre-wenn-Szenarien visualisieren und potenzielle Ergebnisse und Probleme vorhersehen können, um die Entscheidungsfindungen zu erleichtern. Zudem ist es möglich, digitale Zwillinge zur Erstellung von physischen Prototypen zu verwenden und damit Herstellern bei der Erstellung und Verbesserung von Produkten zu unterstützen.
Welche Arten digitaler Zwillinge gibt es?
Der Hierarchie von unten nach oben folgend, gibt es 4 Arten von digitalen Zwillingen, die in ihrer Komplexität zunehmen
- Der Teilezwilling oder Komponentenzwilling ist die grundlegende Ebene des digitalen Zwillings, der die physikalischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften eines Objekts liefert.
- Der Produktzwilling oder Asset-Zwilling spiegelt wider, wie verschiedene Objekte miteinander und mit ihrer Umgebung interagieren
- Der Systemzwilling oder Einheitszwilling gibt einen Überblick über die Kombination verschiedener Anlagen, die ein ganzes funktionierendes System bilden, um Verbesserungen hinsichtlich Betrieb und Leistung vorzuschlagen.
- Der Prozesszwilling zeigt die Verbindung verschiedener Systeme, um eine gesamte Produktionsanlage effektiv zu gestalten.
Wie wird ein digitaler Zwilling erstellt?
Die Erstellung eines digitalen Zwillings mit IoT beginnt mit der grafischen Nachbildung eines realen Objekts oder Systems mittels einer CAD-Software. Dann kommen vernetzte IoT-Geräte (IoT = Internet der Dinge) und Sensoren ins Spiel. Sie erfassen kontinuierlich Daten wie Temperatur, Druck, Vibrationen oder Betriebsstunden der realen Welt und übermitteln sie in Echtzeit an die digitale Abbildung.
Die Daten werden in eine Softwareplattform oder ein Dashboard eingegeben, wo sie in Echtzeit aktualisiert werden können. Diese Daten werden dann genutzt, um den digitalen Zwilling zu aktualisieren und zu verbessern. So entsteht ein „lebendiges“ Datenmodell, das in ständigem Datenaustausch mit seinem physischen Gegenstück steht.
Mit Technologien wie KI und maschinellem Lernen kann der digitale Zwilling weiter verfeinert und optimiert werden. Diese Technologien ermöglichen es, aus den gesammelten Daten Muster und Zusammenhänge zu erkennen und präzise Vorhersagen und Simulationen zu erstellen.
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Anwendung, Bedeutung und Vorteile des digitalen Zwillings in der Bauindustrie
Trotz der Tatsache, dass die Bauindustrie laut Global Construction Perspectives und Oxford Economics bis 2030 eine der größten der Welt sein wird, gehört sie laut dem analytischen Bericht der Europäischen Beobachtungsstelle für den Bausektor zu den am wenigsten digitalisierten Sektoren der Wirtschaft.
Es ist weithin anerkannt, dass der Bausektor seit langem mit verschiedenen technischen und verwaltungstechnischen Herausforderungen konfrontiert ist, wie z. B. einer geringen Projektleistung, einem Mangel an qualifizierten Arbeitskräften und anderen Fragen der Nachhaltigkeit und Sicherheit. Die Technologie des digitalen Zwillings hat daher die gesamte Branche sowohl in der Planungs- als auch in der Bauphase revolutioniert, da alle neuen Anlagen vor dem offiziellen Start im Rahmen der Stimulation getestet werden können. Auf diese Weise können Unternehmen die Sicherheit, Nachhaltigkeit und Leistung von Gebäuden auf einem bestimmten Niveau garantiert werden, um unerwünschte Situationen auf den Baustellen zu minimieren.
In einem BIM-Projekt (Building Information Modeling) spielen digitale Zwillinge eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der analytischen Fähigkeiten und bringen den Projektteams somit viele Vorteile.
- Stärkung der Zusammenarbeit im Unternehmen durch einen in Echtzeit und ständig aktualisierten Datenfluss in beide Richtungen zwischen der Baustelle und ihrer virtuellen Darstellung.
- Minimierung von Risiken durch die Möglichkeit, innerhalb der Simulation einen Test durchzuführen, bevor tatsächliche Maßnahmen ergriffen werden, und Erkennung potenzieller Fehler mit prädiktiver Analytik, um unerwünschte Situationen rechtzeitig zu vermeiden.
- Verbesserung der Leistung von Bauprojekten dank besserer Zusammenarbeit und effektiver Verwaltung von Ressourcen und Anlagen und damit auch eine Verringerung der Kosten
- Förderung der Sicherheit auf der Grundlage moderner Überwachungssysteme und hochentwickelter Sensoren
- Optimierung der Betriebs- und Wartungsphase durch die Vorhersage des Risikos eines Strukturversagens und die Durchführung geeigneter Abhilfemaßnahmen.
Einem von Markets and Markets veröffentlichten Bericht zufolge wird der Markt für den Einsatz der digitalen Zwillinge unter dem starken Einfluss der digitalen Transformation bis 2026 voraussichtlich auf 48,2 Milliarden US-Dollar anwachsen. Es ist unbestritten, dass der digitale Zwilling einen großen Beitrag zu den BIM-Fähigkeiten leistet. Insbesondere mit den strategischen Technologietrends zum Bau von Smart Homes und Smart Cities kann der digitale Zwilling den gesamten Lebenszyklus eines Projekts in der Bauindustrie und im Bereich der Stadtmodellierung verändern.
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