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Digitaler Zwilling

Der Digitale Zwilling – die Schlüsselkomponente für Industrie 4.0

| Autor / Redakteur: Somayeh Malakuti, Jan Schlake, Sten Grüner, Dirk Schulz, Ralf Gitzel, Johannes Schmitt, Marie Platenius-Mohr, Philipp Vorst, Kai Garrels / Ute Drescher

Seit dem Aufkommen des IIoT verändert sich die Welt der Fertigung grundlegend. Eine Schlüsselkomponente dieser Entwicklung ist der digitale Zwilling.
Seit dem Aufkommen des IIoT verändert sich die Welt der Fertigung grundlegend. Eine Schlüsselkomponente dieser Entwicklung ist der digitale Zwilling. (Bild: ABB)

Daten einfach erfassen und austauschen, Zugang zu vielfältigen Informationen und eine beispiellose Interoperabilität – möglich macht's der „digitale Zwilling“. Gründe genug für einen Blick auf die neuesten Entwicklungen in der Welt der digitalen Zwillinge.

Die Definition eines digitalen Zwillings entwickelt sich ständig weiter [1]. Daher ist es hilfreich, den aktuellen Stand der Forschung auf diesem Gebiet, die Arbeit der deutschen „Plattform Industrie 4.0“ sowie einige Anwendungsszenarien näher zu betrachten, in denen der digitale Zwilling als Schlüsselelement zum Einsatz kommt.

Definition: Was ist ein digitaler Zwilling?

Die Entwicklung der Definition eines digitalen Zwillings (basierend auf [1]).
Die Entwicklung der Definition eines digitalen Zwillings (basierend auf [1]). (Bild: ABB)

Zunächst galt ein digitaler Zwilling als eine Reihe von realitätsnahen mathematischen Modellen, die das Verhalten von realen Assets (z. B. physische Geräte, Anlagen und Dienste) so genau wie möglich widerspiegeln (im Bild links). Diese Auffassung wurde dann um die simulierten und sichtbaren dynamischen 3-D-Modelle realer Assets erweitert (im Bild Mitte).

Zurzeit wird der Begriff digitaler Zwilling definiert als „ein sich entwickelndes digitales Profil des historischen und aktuellen Verhaltens eines physischen Objekts oder Prozesses, das dabei hilft, die betriebswirtschaftliche Leistung zu optimieren. Der digitale Zwilling basiert auf umfangreichen, kumulativen Echtzeit-Datenmessungen, die dimensionsübergreifend in der realen Welt vorgenommen werden“ [3].

Informationsdimensionen, die während der Lebenszyklusphasen eines Geräts in den digitalen Zwilling einfließen können (basierend auf [4]).
Informationsdimensionen, die während der Lebenszyklusphasen eines Geräts in den digitalen Zwilling einfließen können (basierend auf [4]). (Bild: ABB)

Diese Informationen werden durch Metadaten, Eigenschaften und Dokumente wie Berichte, Dokumentationen oder betriebliche Verfahrensweisen ergänzt, die in allen Lebenszyklusphasen des Assets erstellt werden. Der wahre Wert eines digitalen Zwillings zeigt sich jedoch erst in der Interaktion mit anderen digitalen Zwillingen oder Softwaretools.

Interaktion zwischen verschiedenen digitalen Zwillingen.
Interaktion zwischen verschiedenen digitalen Zwillingen. (Bild: ABB)

Während der digitale Zwilling am Standort eines Herstellers verschiedene Modelle für das Design und die Fertigung eines Produkttyps enthält, beinhaltet der digitale Zwilling auf der Kundenseite verschiedene Modelle zum Kauf, zur Installation, zum Betrieb, zur Instandhaltung und zur Entsorgung der Produktinstanzen. Der Datenaustausch zwischen digitalen Zwillingen vervollständigt das Bild für beide beteiligten Parteien.

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