Die Technologie des digitalen Zwillings - vom Konzept zur Realität

Digitale Zwillinge sind der nächste Schritt in der Entwicklung der Simulationstechnologie. Die ersten Entwicklungen begannen im 21. Jahrhundert, angefangen bei computergesteuerten Simulationen bis hin zur Entwicklung von AutoCAD und anderen Simulationsanwendungen, die sich zu den heutigen Systemdesignprogrammen entwickelt haben. Technologien wie eine höhere Rechenleistung und zuverlässige Sensoren haben digitale Zwillinge zu einer realen Möglichkeit gemacht.

Was genau sind digitale Zwillinge?

Der digitale Zwilling ist eine Lösung, die eine Brücke zwischen der physischen und der digitalen Welt schlägt. Digitale Zwillinge heben die 3D-Modellierung auf die nächste Stufe, indem sie mehr als nur statische Informationen erfassen und zu einem Live-E-Modell des Produkts werden. Sensoren erfassen dynamische Daten, die den genauen Zustand des Produkts wiedergeben, um Bereiche wie Prävention, Fehlerbehebung und Qualitätsmanagement besser zu unterstützen. Sie liefern machbare und realistische Simulationen, die mit einem Produkt passieren werden oder könnten. Der digitale Zwilling ist die virtuelle Darstellung eines physischen Objekts oder Systems über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg", so die Definition von IBM. Er nutzt Echtzeitdaten und andere Quellen, um Lernen, Schlussfolgerungen und eine dynamische Neukalibrierung für eine verbesserte Entscheidungsfindung zu ermöglichen."

Die von DHL genannten gemeinsamen Hauptmerkmale eines digitalen Zwillings sind:

1. Ein digitaler Zwilling simuliert sowohl den physischen Zustand als auch das Verhalten der Sache

2. Ein digitaler Zwilling ist einzigartig, er ist mit einer einzigen, spezifischen Instanz der Sache verbunden

3. Ein digitaler Zwilling ist mit der Sache verbunden und aktualisiert sich selbst als Reaktion auf bekannte Änderungen des Zustands, der Bedingung oder des Kontexts der Sache

4. Ein digitaler Zwilling bietet einen Mehrwert durch Visualisierung, Analyse, Vorhersage oder Optimierung

Auswirkungen auf die Lieferketten- und Logistikindustrie

In der Anfangsphase wurden digitale Zwillinge bei hochwertigen und kritischen Produkten wie in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungssektor eingesetzt. Jetzt beginnen die Unternehmen, Daten für die Verwendung digitaler Zwillinge außerhalb dieser Branchen zu sammeln. Dies kann einen großen Einfluss auf den Produktlebenszyklus und die Herstellung haben.

Produktlebenszyklus

- Schnellere Entwurfsiterationen

- Geringere Entwicklungskosten durch weniger physische Prototypen

- Wettbewerbsvorteil bei der schnellen Markteinführung eines Produkts

- Erhöhte Zuverlässigkeit des Endprodukts

Herstellung:

- Eindeutige Spezifikationen für Lieferanten, die optimierte Versand- und Fertigungskonzepte erstellen

- Modelle mit spezifischen Komponenten und Materialien für alle Produkte

- Durchführung realistischer Simulationen für Layouts, Prozesse und Materialfluss, bevor die Anlage erstellt wird

- Fehlerbehebung bei Produktfehlern, um die Ursachen zu finden und die künftige Leistung zu optimieren

Herausforderungen

Die größte Herausforderung für die digitalen Zwillinge in der Logistikbranche ist die Qualität der Daten. Die derzeitigen digitalen Zwillinge sind keine exakten E-Repliken des Produkts. Das liegt daran, dass es extrem teuer ist, Daten wie den physikalischen, chemischen, elektrischen und thermischen Zustand eines Produkts zu erfassen und zu bereinigen. Um dies zu umgehen, verwenden die Ingenieure Annahmen und vereinfachen ihre Modelle.

Die Erhebung hochwertiger Daten kann teuer sein, was die Frage aufwirft, ob sich die Implementierung digitaler Zwillinge lohnt. Hochwertige und kritische Industrien werden digitale Zwillinge weiter ausbauen, aber in der kommerziellen Industrie werden wir in naher Zukunft wohl keine Einführung sehen.