Digital Twin (Digitaler Zwilling, Digitaler Doppelgänger)
Ein Digital Twin, digitaler Zwilling oder digitaler Doppelgänger ist eine virtuelle Repräsentation eines Produkts oder Arbeitsablaufs über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg. Digitale Zwillinge spielen eine wichtige Rolle in der Fertigung, aber auch im Supply Chain Management (SCM) und im Gesundheitswesen.
Ein digitaler Zwilling setzt sich aus drei Elementen zusammen:
- Einem physischen Gegenstand im realen Raum.
- Dem digitalen Zwilling in Softwareform.
- Daten, die die ersten beiden Elemente miteinander verbinden.
In der Vergangenheit wurden digitale Zwillinge verwendet, um Vorhersagemodelle zu erstellen und Simulationen durchzuführen. Zum Beispiel verwendete die National Football League (NFL) in den USA statistisch erstellte digitale Zwillinge, um vorgeschlagene Änderungen an der Ausrüstung der Spieler zu testen, ohne die Gesundheit und Sicherheit der Spieler zu gefährden.
Mit dem Aufkommen des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) haben sich die Anwendungsfälle für digitale Zwillinge jedoch erweitert und umfassen nun auch die Überwachung des gewünschten Zustands und das Ergreifen von Maßnahmen, wenn ein gewünschter Zustand nicht erreicht wird. Diese Art von digitalen Zwillingen kann auch als Zustandsmaschine bezeichnet werden.
Je nach Branche kann ein digitaler Zwilling auch als virtueller Zwilling, als digitaler Klon, als virtueller Spiegel oder als virtuelles Modell bezeichnet werden.
Digitale Zwillinge in der Fertigung
Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Darstellung eines Produkts. Er kann bei Produktdesign, Simulation, Überwachung, Optimierung und Wartung eingesetzt werden und ist ein wichtiges Konzept im industriellen Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT).
Digitale Zwillinge entstehen in der gleichen CAD- und Modellierungssoftware, die Designer und Ingenieure in den frühen Phasen der Produktentwicklung verwenden. Der Unterschied zu einem digitalen Zwilling besteht darin, dass das Modell für spätere Phasen des Produktlebenszyklus, wie zum Beispiel Inspektion und Wartung, beibehalten wird.
Laut Product-Lifecycle-Management-Experten (PLM) Michael Grieves, der zu den ersten gehörte, die den Begriff verwendeten, erfordert das Konzept des digitalen Zwillings drei Elemente: das physische Produkt im realen Raum, seinen digitalen Zwilling im virtuellen Raum und die Informationen, die die beiden miteinander verbinden.
Sensoren, die mit dem physischen Produkt verbunden sind, können Daten sammeln und an den digitalen Zwilling zurücksenden. Ihre Interaktion kann dazu beitragen, die Leistung des Produkts zu optimieren. Zum Beispiel können Sensoren erkennen, wenn das Motoröl eines Autos gewechselt werden muss, und der digitale Zwilling des Autos wird ein Overlay-Bild haben, das die neuen Informationen anzeigt, die auf dem Smartphone des Besitzers oder dem PLM-System des Herstellers erscheinen.
Einige Hersteller, darunter der Elektrowerkzeughersteller Black & Decker, haben das Konzept des digitalen Zwillings auf Montagelinien und andere Fabriksysteme ausgedehnt.
Dieselben Bilder, überlagert mit Echtzeit-Sensordaten, können in Augmented-Reality-Anwendungen (AR) für die Produktwartung und den Außendienst verwendet werden. Bei Augmented Reality muss der digitale Zwilling in der Lage sein, dem Standort und der Bewegung des Produkts zu folgen.
