Was ist ein Digital Twin?
Ein Digital Twin ist eine virtuelle Darstellung eines physischen Produkts, Prozesses, einer Person oder eines Ortes, die ihre physischen Gegenstücke verstehen und messen kann.
Ein Digital Twin besteht aus drei Komponenten: einer digitalen Definition seines Gegenstücks (erstellt aus CAD, PLM usw.), Betriebs- und Erfahrungsdaten seines Gegenstücks (gewonnen aus Daten des Internets der Dinge, realer Telemetrie und weiteren Quellen) sowie einem Informationsmodell (Dashboards, HMIs und mehr), das die Daten korreliert und aufbereitet, um die Entscheidungsfindung zu unterstützen.
Ein Digital Twin ist weit mehr als eine Simulation, die lediglich eine datenbasierte Vorhersage darüber liefert, wie sich eine physische Umgebung, ein Prozess, eine Person oder ein Produkt verhalten wird. Ein Digital Twin erstreckt sich über den gesamten Produktlebenszyklus und bietet Anwendungsfälle in Entwicklung, Fertigung und Service.
Welche Herausforderungen lassen sich mit Hilfe des Digital Twins bewältigen?
Reduzierung von Ausfallzeiten: Ausfallzeiten – geplant oder ungeplant – können Unternehmen erhebliche Kosten verursachen. Mit Digital-Twin-Technologie können Unternehmen besser darauf vorbereitet sein, Probleme schneller zu lösen oder sie vollständig zu vermeiden.
Operative Effizienz: Digital Twins können bisher nicht erkennbare Probleme aufdecken und Führungskräfte dabei unterstützen, datengestützte Verbesserungen vorzunehmen.
Produktverbesserungen: Produktentwickler können die Erkenntnisse aus Digital Twins nutzen, um das Produkt in zukünftigen Iterationen zu verbessern oder auf Basis von Produktnutzungsdaten Chancen für neue Produktlinien oder Funktionen zu identifizieren.
Das Kundenerlebnis verbessern: Digital Twins können genutzt werden, um Kunden neuartige Erfahrungen und Funktionen zu bieten.
Servicekapazitäten optimieren: Maximieren Sie die Kundenzufriedenheit durch die Optimierung von Personal, Beständen, Prozessen und Technologien des Serviceunternehmens.
Konsistente Produktqualität: Da Digital Twins über ein physisches Gegenstück verfügen, können Bediener detaillierte Daten und Erkenntnisse einsehen, Muster erkennen und Qualitäts- oder Serviceprobleme proaktiv beheben.
Welche Vorteile bietet die Digital-Twin-Technologie?
Agilität und Resilienz der Lieferkette steigern
Störungen in der Lieferkette haben Agilität und Resilienz in den Fokus gerückt. Die Kombination aus neuen Technologien und Plattformen ermöglicht es, einen Digital Twin der physischen End-to-End-Lieferkette zu realisieren. Mit einem solchen Digital Twin erhalten Unternehmen Transparenz über ihre Lieferkette, beispielsweise über Vorlaufzeiten, und können intern sowie gemeinsam mit ihren Partnern Anpassungen in Echtzeit vornehmen.
Time-to-Market von Produkten verkürzen
Mit Digital Twins erhalten Unternehmen kontinuierliche Einblicke darin, wie sich ihre Produkte im Einsatz bewähren. Auf Basis dieser Erkenntnisse können sie Produkte schneller und effizienter weiterentwickeln und Innovationen vorantreiben.
Neue Geschäftsmodelle ermöglichen (d. h. Product-as-a-Service)
Digital Twins bieten mitunter einen zusätzlichen Nutzen, wenn Sie die Möglichkeiten erkennen. Eine umfassendere Datentransparenz bei Produkten kann Chancen für Abonnements und Angebote eröffnen, die Kunden erweiterten Service oder Support bieten.
Steigern Sie die Kundenzufriedenheit
Digital Twins können durch Anwendungsfälle wie Predictive Maintenance zu einer höheren Kundenzufriedenheit beitragen. Da sie jedoch Echtzeitdaten zum Produkt erfassen, ermöglichen sie zugleich reibungslosere Kundendienst- und Reparaturprozesse und liefern Erkenntnisse für künftige Produktverbesserungen.
Produktqualität verbessern
Dieser Nutzen stellt sich mit der Zeit und durch die Datenerfassung mithilfe von Digital Twins ein. Nach den anfänglichen Investitionen können Weiterentwicklungen eines Produkts über mehrere Generationen hinweg – auf Grundlage realer Betriebsdaten aus zahlreichen Digital Twins – Ingenieuren und Konstrukteuren bei der Entwicklung eines neuen Produkts oder einer neuen Version wertvolle Erkenntnisse liefern.
Steigern Sie die betriebliche Effizienz
Digital Twins liefern die erforderlichen Erkenntnisse, um diese betrieblichen Effizienzgewinne entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu realisieren. Mit prozessbasierten Digital Twins können Unternehmen beispielsweise unterschiedliche Datensätze zusammenführen, um Echtzeitinformationen zur Anlagen- und Produktionsleistung zu erfassen. So erkennen sie nicht nur mögliche Engpässe, sondern auch, wie sich potenzielle Lösungen auf den Gesamtprozess auswirken könnten.
Produktivität verbessern
Die Herausforderungen durch Mitarbeiterfluktuation und Mitarbeiterbindung sind in nahezu allen Branchen verbreitet. Wenn qualifizierte Mitarbeitende das Unternehmen verlassen, nehmen sie ihr Wissen fast immer mit – dadurch entsteht ein Hindernis, das die Produktivität beeinträchtigt. Mit Digital Twins können Unternehmen einige dieser Herausforderungen durch Fernüberwachung und Remote-Unterstützung abmildern.
Nachhaltigkeitsmaßnahmen fundiert gestalten
Entlang der gesamten Wertschöpfungskette bieten sich mit Digital Twins Möglichkeiten, Nachhaltigkeitspotenziale zu identifizieren. Dies kann den Austausch von Produktmaterialien durch nachhaltigere Alternativen, die Reduzierung von CO2-Emissionen oder Ausschuss im Fertigungsprozess sowie die Verringerung der Einsätze von Servicefahrzeugen umfassen.
Datentransparenz erhöhen
Digital Twins können Datensilos im gesamten Unternehmen aufbrechen und über den gesamten Produkt- bzw. Prozesslebenszyklus hinweg Mehrwert erschließen. Historische Daten und Echtzeitdaten sind an einem zentralen Ort verfügbar.
Arten von Digital Twins
Produkt-Digital-Twins
Ein Produkt-Digital-Twin, der mitunter auch als Digital Twin einer einzelnen Einheit bezeichnet wird, ist die virtuelle Repräsentation eines Produkts – entweder nach seiner Konzeption oder über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg. Diese Ebene umfasst Produkte mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad. Einfache Produkt-Digital-Twins unterscheiden sich kaum von Teile- oder Asset-Digital-Twins.
Produkt-Digital-Twins können für vielfältige Zwecke eingesetzt werden, darunter zur Optimierung des Designs, zur Steigerung der Fertigungseffizienz und zur Verbesserung der Servicequoten.
Prozesszwillinge
Prozess-Digital-Twins sind komplexe Vorhaben mit dem Ziel, zu verstehen, wie verschiedene Systeme miteinander interagieren. In der Fertigung arbeiten vielfältige Hardwaresysteme auf ein gemeinsames Ziel hin. Prozess-Digital-Twins visualisieren diese Interaktionen und liefern Anwendern umsetzbare Erkenntnisse, um Prozessgeschwindigkeiten und Qualitätsstandards zu verbessern.
Teile-Digital-Twins
Auch als Komponenten-Digital-Twin bezeichnet, stellt dies die fokussierteste Ebene dieser Technologie dar. Teile-Digital-Twins erfassen ausschließlich Daten zu grundlegenden Teilen oder Komponenten größerer Systeme.
Dies kann dazu beitragen, die Leistung bestimmter Komponenten besser zu verstehen und größere Probleme zu erkennen, bevor sie auftreten.
Asset Twins
Als nächste Stufe nach Teile-Digital-Twins konzentrieren sich Asset-Digital-Twins auf die spezifischen Interaktionen zwischen zwei Teilen oder Komponenten. Sie befassen sich nicht mit dem interaktiven System als Ganzem – dafür sind Prozess-Digital-Twins vorgesehen.
Digital Twins von Personen
Digital Twins von Personen konzentrieren sich darauf, die Rolle der Nutzer in ihrer jeweiligen Umgebung zu verstehen. Ein solcher Digital Twin kann den Nutzerzugang im gesamten Produktionsbereich optimieren oder Sicherheitsstandards in Gefahrensituationen verbessern.
Standort-Digital-Twins
Ein Standort-Digital-Twin bildet die größte Skalierungsstufe eines Digital Twin. Ein Digital Twin einer Fabrik wäre ein Beispiel für einen Standort-Digital-Twin. Standort-Digital-Twins werden mitunter mit Prozess-Digital-Twins gleichgesetzt und umfassen räumliche Daten, einschließlich Klima, Temperatur und Kontextinformationen.
Was kann ein Digital Twin leisten?
Digital Twins zur Verbesserung von Service und Uptime
Mit PTC als Partner setzt Howden Technologien wie Augmented Reality und IoT ein, um die Leistungsfähigkeit immersiver Erlebnisse zu demonstrieren. Eines der Ziele von Howden besteht darin, mithilfe der Digital-Twin-Technologie das Geschäftsrisiko für seine Kunden zu senken, indem die Uptime der eingesetzten Produkte verbessert wird.
Digital Twin von Orten, Prozessen und Menschen
Die neuen Technologien Spatial Computing und Analytik ermöglichen einen Digital Twin eines Standorts. Durch die Integration mehrerer Datensätze entsteht sowohl eine Übersicht aus der Vogelperspektive als auch eine detaillierte Ansicht einer Produktionsfläche. Die räumliche Analyse schafft Transparenz über Bewegungen innerhalb eines Bereichs und kann datengestützte Empfehlungen zur Verbesserung von Prozessen und Leistung geben. Erfahren Sie in diesem Video aus dem PTC Reality Lab, wie es funktioniert.
Branchenanwendungen von Digital Twins
Anwendungen mit Digital Twins befinden sich noch in der Entwicklung. Mit dieser Technologie entstehen Möglichkeiten für Echtzeit-Feedback sowie für vorausschauendes Monitoring und fundierte Erkenntnisse. Dadurch können sich neue Umsatzpotenziale eröffnen, beispielsweise durch eine erweiterte Servicebereitstellung. Die Ergebnisse dieser Anwendungsfälle sind eine höhere Kundenzufriedenheit und -bindung, ermöglicht durch eine verbesserte Uptime von Anlagen und eine schnellere Zeit bis zur Problemlösung.
Digital Twins werden in drei Bereichen einen Unterschied machen: Entwicklung, Fertigung und Service.