Digitale Zwillinge: Die 4-Typen und ihre Eigenschaften

Digitale Zwillinge: Die 4-Typen und ihre Eigenschaften

In einem unserer letzten BlogartikelWir haben uns darauf konzentriert, was ein digitaler Zwilling ist und wofür er verwendet werden kann. Heute möchten wir näher darauf eingehen - und die vier verschiedenen Arten und Anwendungen digitaler Zwillinge hervorheben.

Kurz gesagt, es gibt die folgenden 4 Typen: 

  • Komponentenzwillinge / Teilezwillinge
  • Asset Twins
  • System- oder Einheitenzwillinge
  • Prozess-Zwillinge

Im Wesentlichen sind alle diese Arten von digitalen Zwillingen gleich - sie stellen ein Objekt oder einen Prozess virtuell dar und helfen dabei, Schlüsselfaktoren wie die Laufzeit oder vorhersehbare Schäden vorherzusagen. Die verschiedenen Typen unterscheiden sich jedoch im Anwendungsbereich. Lassen Sie uns nun alle Arten durchgehen, um ein genaueres Bild der Unterschiede zu erhalten.

Komponentenzwillinge / Teilezwillinge

Wie der Name schon sagt, ist dies der Zwilling einer einzelnen Komponente im gesamten System. Wie jetzt? Wird jede Schraube in einem Auto virtuell reproduziert, um Vorhersagen über dessen Lebensdauer treffen zu können? Nein, natürlich nicht, das sind echte Schlüsselkomponenten, die sich direkt auf Leistung und Funktionalität auswirken. Eine zweite Anwendung besteht aus Komponenten, die nicht ganz so wichtig sind, aber konstant hohen oder ruckartigen Einflüssen ausgesetzt sind.

Asset Twins

Asset Twins sind die nächsthöhere Stufe digitaler Zwillinge. Sie beschreiben, wie einzelne Komponenten als Ganzes zusammenarbeiten - zum besseren Verständnis: Ein gutes Beispiel hierfür ist ein Motor oder eine Pumpe. Asset Twins können Informationen von Component Twins erhalten oder selbst eine Sammlung von Component Twins sein. Während sich Komponenten-Zwillinge mehr mit der Stabilität und Haltbarkeit einzelner Teile befassen, können Sie mit Asset Twins ein ganzes System erkunden. Sie können überprüfen, wie und wie gut einzelne Teile zusammenarbeiten, und Verbesserungspotenziale entdecken, ohne mit echten Motoren oder Maschinengetrieben herumdrehen zu müssen. So können Sie die mittlere Zeit zwischen Ausfällen und die mittlere Reparaturzeit sowie den Kraftstoffverbrauch virtuell und damit real reduzieren und gleichzeitig Faktoren wie die Leistung erhöhen.

System- oder Einheitenzwillinge

Die Systemzwillinge, auch Einheitszwillinge genannt, arbeiten auf einer höheren Ebene. Sie kombinieren einzelne Asset Twins und bieten Ihnen die Möglichkeit zu überprüfen, wie einzelne Assets zusammenarbeiten - vergleichbar mit Asset Twins, die einzelne Component Twins kombinieren. Bleiben wir bei unserem Fahrzeugbeispiel: Das System Twin kombiniert alle für den Antrieb erforderlichen Elemente und alle für den Strom erforderlichen Elemente sowie alle für die Karosserie usw. erforderlichen Elemente. Das System Twin ist ein System, das für alle verwendet werden kann die verschiedenen Arten von Anwendungen.

Zum besseren Verständnis ist das Beispiel der Autofabrik vielleicht etwas einfacher: Hier vereint ein System Twin alle Einheiten, die für die Herstellung einer Komponente des fertigen Autos erforderlich sind. Bei System Twins geht es auch darum, die Zusammenarbeit zwischen einzelnen Assets zu verbessern - so dass das Endergebnis maximale Leistung bei minimalem Verschleiß oder Zeitaufwand ist.

Prozess-Zwillinge

Wenn ein System Twin die Produktionseinheiten für einen einzelnen Teil eines Autos darstellt, stellt der Process Twin eine gesamte Produktionsanlage dar und bietet Einblick in die Zusammenarbeit aller Einheiten. Und dann werden Faktoren wie das Timing wichtig. Im geschlossenen Kreislauf eines gesamten Prozesses können einzelne Einheiten auch zu schnell produzieren, was zu einem Überschuss bestimmter Einzelteile und damit zu hohen Lagerkosten oder anderen logistischen Herausforderungen führt. Erst auf dieser Ebene wird die gesamte Komplexität der Überwachung über digitale Zwillinge deutlich. Denn ein Prozess wird erst dann funktionsfähig und effektiv, wenn alle Einheiten, Assets und Komponenten ihren Zweck erfüllen.

Die verschiedenen Arten digitaler Zwillinge - eine Schlussfolgerung

Am Ende dieses Artikels sollte klar sein: Wir sprechen hier von immer höheren Ebenen digitaler Zwillinge, aber in Wirklichkeit ist jede Ebene für einen funktionierenden Prozess gleich wichtig. Um Optimierungspotenziale und Fehlerquellen in Ihrem Unternehmen aufzudecken, müssen Sie zwischen den einzelnen Ebenen wechseln - sozusagen vergrößern und verkleinern. Letztendlich kann eine einzelne Komponente genauso wichtig sein wie das Zusammenspiel aller Einheiten. Wie auf den Bildern beschrieben, ist es genauso wichtig, die einzelnen Schrauben zu überwachen, die die Maschine zum Stillstand bringen können, wie den gesamten Prozess zu überwachen, und am Ende steht ein fertiges Auto.


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Der digitale Zwilling - eine Einführung

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Digitale Zwillinge sind eine der wichtigsten Erfindungen der letzten Jahre - und dennoch fehlt vielen Menschen das Wissen darüber, was ein digitaler Zwilling ist, was er kann und welche Möglichkeiten er für eine Vielzahl von Branchen eröffnet. Für den heutigen Blog-Artikel haben wir uns zum Ziel gesetzt, genau dieses Problem zu ändern.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Kommen wir zur ersten und wahrscheinlich wichtigsten Frage: Was ist überhaupt ein digitaler Zwilling? Nun, der digitale Zwilling ist ein virtuelles Modell eines Prozesses, eines Produkts oder einer Dienstleistung. Der Einfachheit halber werden wir dieses abgebildete Objekt im folgenden Text als „Originalobjekt“ bezeichnen. Der digitale Zwilling dient als Bindeglied zwischen der realen und der virtuellen Welt. Wobei dies nicht 100% korrekt ist, da ein digitaler Zwilling auch ein Bild eines digitalen Produkts sein kann. Darüber hinaus spielt es für die Schaffung eines digitalen Zwillings keine Rolle, ob das abgebildete Produkt bereits jetzt existiert oder nur in Zukunft existieren wird.

Der digitale Zwilling kann reale Daten von Sensoren verwenden, um realistische Arbeitsbedingungen oder Maschinenpositionen virtuell zu simulieren. Auf diese Weise können Arbeitsabläufe im Vorfeld analysiert und Fehlerquellen vermieden oder der Verschleiß reduziert werden. Dies führt beispielsweise zu geringeren Ausfallzeiten und einem langsameren Verschleiß der Maschinen. Solche digitalen Zwillinge, die den Lebenszyklus von Produkten, Prozessen oder Dienstleistungen abbilden können, werden in komplexeren Branchen immer notwendiger.

Ein einfaches Beispiel:

Angenommen, Sie haben einen Akku, mit dem Sie Ihr Smartphone und andere Geräte über ein USB-Kabel aufladen können. Wenn dieser Akku über einen digitalen Zwilling verfügt, können Sie im Voraus simulieren, wie oft Sie Ihre Geräte mit einer Akkuladung aufladen können und wie lange Ihr Akku bei der aktuellen Verwendung funktioniert. Der digitale Zwilling kann möglicherweise auch Fehler bei der Verwendung des Geräts erkennen, die früher oder später die Lebensdauer erheblich verkürzen würden. Dies dürfte in Zukunft ein interessanter Vorteil sein, insbesondere für Versicherungsunternehmen.

Wie funktioniert ein digitaler Zwilling?

Neben Funktionen wie einer eindeutig zuweisbaren ID benötigt ein digitaler Zwilling drei verschiedene Elemente: das ursprüngliche Objekt, den digitalen Zwilling als virtuelles Objekt und die Informationen, die diese beiden verknüpfen. Das Originalobjekt verfügt über Sensoren, die die wichtigsten Daten für die Optimierung messen. Diese Daten werden an ein System weitergeleitet, wo sie verarbeitet und ausgewertet werden. Auf Basis dieser Daten kann der digitale Zwilling unter anderem zukünftige Werte und aufkommende Probleme simulieren, um die dargestellten Prozesse und Dienstleistungen zu verbessern. Es gibt zwei Möglichkeiten, den digitalen Zwilling mit Daten zu versorgen: mit realistischen Echtzeitdaten, aber auch manuell, um menschliches Fachwissen in die Berechnungen einzubeziehen.

Was sind die Vorteile eines digitalen Zwillings?

Der digitale Zwilling kann dem Unternehmen in jeder Phase des Lebenszyklus eines Objekts helfen. In der ersten Phase, in der es hauptsächlich um Forschung und das „Design“ eines Objekts geht, kann ein digitaler Zwilling verwendet werden, um die unterschiedlichen Auswirkungen verschiedener Entscheidungen zu veranschaulichen. Dies ist beispielsweise für den Formel-1- oder Flugzeugbau interessant, bei dem bereits kleine Änderungen an der Außenhülle einen großen Einfluss auf die Aerodynamik und damit auf die Geschwindigkeit und den Kraftstoffverbrauch eines Geräts haben können. Nach der Forschung kommt die Produktion - auch in diesem Teil können digitale Zwillinge dazu beitragen, effizienter zu arbeiten, mit höheren Qualitätsstandards und höheren Erträgen. In der Nutzungsphase kann die Verfügbarkeit optimiert werden.
In der vierten und letzten Phase tritt ein Thema in den Vordergrund, mit dem sich jedes Unternehmen derzeit im Hinblick auf das Unternehmensimage und die externen Auswirkungen befassen muss - die Recyclingfähigkeit der Produkte. Digitale Zwillinge können Ihnen helfen, Re- und Upcycling-Potenziale zu identifizieren und umzusetzen. Darüber hinaus kann der digitale Zwilling individuelle Schwachstellen in Ihren Produkten aufdecken, die beseitigt werden können und Ihr Objekt kann über einen längeren Zeitraum verwendet werden.

Ein kurzer Ausblick

In den kommenden Wochen möchten wir unsere Diskussion über den digitalen Zwilling in diesem Blog fortsetzen und vertiefen. Sie lernen die Best Practices sowie realistische Anwendungsmöglichkeiten für Ihr Unternehmen kennen. Wir zeigen Ihnen auch, wie wir, das Team von Tributech, Ihre digitalen Zwillinge verbessern können, um Ihre Prozesse weiter zu verbessern. Bleib dran.


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