Simulationsbasierte Digital Twins

Digital verpackte, visualisierte Wertschöpfungsketten unterstützen das Management mit vorausschauender Planung.

Die erste Digital-Twin-Lösung entstand 1960 als Replika der Apollo 13 und half, weitere Katastrophen des Weltraumabenteuers zu verhindern. PALFINGER, ein Unternehmen in der Kran Herstellung, gehört zu den First Movern, die in das Digital Twin als Software Konzept für Dienstleistungen in der Konstruktion investiert haben. Auch in Weltraumprojekten wie Chinas bisher ehrgeizigstem und anspruchsvollstem Mondabenteuer gerät das Unternehmen ins Scheinwerferlicht. Der PALFINGER Ladekran PK 19000 sorgte mit präzisen Abläufen und hervorragender Stabilität dafür, dass Chinas Raumsonde bei extremen Temperaturen von weniger als -30 Grad Celsius erfolgreich geborgen wurde.

StrucInspect, das Joint Venture von PALFINGER, dem Engineering-Spezialisten VCE und den Mobile-Mapping- und Photogrammetrie-Experten der ANGST Group, entwickelt mit DataArt Digital Twins als Software-as-a-service für Construction, Industry 4.0 und Mobility. 

2002 führte Dr. Michael Grieves das Konzept des Digital Twin als digitales Abbild eines physischen Objekts oder Systems durch die Integration von Echtzeitdaten mit seiner digitalen Darstellung ein, um Erkenntnisse über das Asset zu gewinnen und seinen Lebenszyklus abzuschätzen. Von Bohrinseln bis zu Brücken, Fabriken, Produktionslinien, Gebäuden, Autos, Geräten, Prozessen oder menschlichen Organen – Anwendungsfälle für digitale Zwillinge wurden in der Luft- und Raumfahrt, Energiewirtschaft, dem Bausektor, der Automobilindustrie oder der Medizin, in der Stadtplanung und anderen Bereichen identifiziert.

Digital Twins sollen die Leistung und kontinuierliche Verbesserung verknüpfter Assets und Prozesse unterstützen. Da ein Digitaler Zwilling verschiedene Daten kombiniert, werden Intra-Asset-Effekte und Abhängigkeiten transparent. Entscheidungspunkte können basierend auf den Erkenntnissen eines Digitalen Zwillings kodifiziert und automatisiert werden, die Anzahl der Iterationen zwischen Entscheidungsträgern wird reduziert.

Digital Twins werden auch branchenübergreifend Planungs-, Design-, Konstruktions- und Betriebsdaten zusammenführen. Ein gemeinsames Datenmodell oder eine Reihe von Modellen, die den Prozess der Verbindung von Anwendungen in einer bestimmten Domäne vereinfachen, sollen diese Entwicklung beschleunigen – Twin builder der Cloud-Lösungsanbieter weisen in diese Zukunft.

Digital Twins = agiler, schlanker, umweltfreundlicher

DataArt, globales Software Engineering für kundenspezifische Anforderungen, unterstützt Unternehmen mit seinen Zentren für digitale Exzellenz beim Aufbau KI-gesteuerter digitaler Zwillinge ihrer Assets. Digital Twins machen Unternehmen agiler, ihren Betrieb schlanker und umweltfreundlicher, da Daten durch ihre moderne Nutzung Anwendungen und Systeme immer besser integrieren. 

Da Digital Twins reaktionsschnell sind und sich ständig weiterentwickeln, je mehr Daten ihnen zugeführt werden, wie beispielsweise Daten aus künstlicher Intelligenz (KI), Sensoren oder dem Internet der Dinge, können sie fundiert Events vorhersagen und Entscheidungen basierend auf realen Bedingungen oder Simulationen empfehlen oder ausführen. Die Ingenieure nutzen Betriebsdaten für umfassende Twins, indem sie Was-wäre-wenn-Szenarien für Verhaltenssimulationen berücksichtigen. In Zukunft werden wir immer mehr dazu beitragen, autonome Zwillinge zu schaffen, die lern- und handlungsfähig sind. DataArt unterstützt alle 5 Phasen einer digital twin journey mit dem Ziel, die Interoperabilität zwischen Anwendungen, Plattformen und Sensoren zu erhöhen und benutzerdefinierte oder adaptierbare Modelle zu entwickeln, die das Testen neuer Anwendungsfälle für industrielle Fähigkeiten oder Vermögenswerte beschleunigen. 

Ein digitaler Zwilling ist für einen Eigentümer/Betreiber eine zentrale Informationsquelle für den Betrieb, welche die Gesamtbetriebskosten senkt, eine höhere Betriebseffizienz erreicht und bisher unberührtes Wertpotenzial erschließt. Mit multidisziplinären Modellen im Kern eines digitalen Zwilling kann DataArt bei der Integration von Systemen und Daten übergreifender Workflows und zwischen Organisationen unterstützen. 

Die Bereitstellung digitaler Zwillinge über Ökosysteme und Lieferketten hinweg erfordert eine vollständige Digitalisierung der Wertschöpfungsketten. Diese ermöglicht eine Gesamtsicht für Entscheidungsfindungen vom Design bis zum Aftersales, eine optimierte Automatisierung von Prozessen oder eine Kombination aus diskreter und kontinuierlicher Fertigung durch KI-gesteuerte Prozesse und die Steuerung von Maschinen. Mehrere digitale Zwillinge können in ganze Ökosysteme integriert werden, Regionen umspannen und Lieferkapazitäten entsprechend der dynamischen Nachfrageanforderungen ausgleichen. 

Quellen:

1) Digital twins help transform the construction industry, George Lawton, VB, The Machine, Making sense of AI, June 18, 2021

2) Palfinger im Scheinwerferlicht bei China‘s Mondmission, Palfinger, Dezember 2020

3) Technology deep dive: Digital twins, Expert interviews; Gartner IoT implementation survey (2018); IDC FutureScape: Worldwide IoT 2018 predictions, IDC, October 2017; Fraunhofer Institute; McKinsey analysis, McKinsey & Company