Der Begriff Digitaler Zwilling (Digital Twin) wird in der Regel für eine Anwendung verwendet, die darauf abzielt, die physische Welt und Funktionen digital darzustellen und Vorhersagen darüber zu treffen. Diese Anwendungen erstellen in der Regel ein digitales 3-D-Modell eines Objekts, das dann mit in der realen Welt erhobenen Daten geführt und angereichert wird. Die erste Definition des digitalen Zwillings stammt aus den frühen 2000er Jahren, und der Begriff verbreitete sich ab Mitte der 2010er Jahre mit dem Aufkommen der industriellen Digitalisierung.

Mit der zunehmenden Verbreitung des Begriffs entstanden viele unterschiedliche und voneinander abweichende Definitionen dessen, was er in der Praxis bedeutet. Einerseits bedeutete der digitale Zwilling eine visuelle Darstellung des Prozesses, andererseits eine vollständige digitale Kopie der physischen Welt und deren Funktionen. Die Daten, die in den Zwillingen verwendet werden, werden in der Regel entweder durch verschiedene Sensoren oder durch gerätebasierte Erfassungstools gewonnen. Die Daten werden dann als Grundlage für mathematische Berechnungen verwendet und durch maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz in der vorausschauenden Analyse eingesetzt. Die visuelle Darstellung der Daten kann von einem einfachen Excel-Bericht bis hin zu einem wie im Film „Minority Report“ dargestellten Hologramm reichen, je nach Implementierungsmethode.

In der Praxis gibt es ungefähr so viele Definitionen des digitalen Zwillings, wie es Akteure gibt, die sie anbieten und entwickeln.  Diese Fragmentierung wurde auch weltweit erkannt, und es hat sich eine gemeinsame Definition von digitalen Zwillingen herausgebildet. Ende 2020 veröffentlichte das internationale Digital Twin Consortium seine eigene Definition:

Diese Definition ist in ihrer ganzen Einfachheit eine sehr zutreffende Beschreibung dessen, was der Markt von den digitalen Zwillingen erwartet. Es sind Umgebungen, die Informationen aus verschiedenen Systemen und Quellen an einem Ort zusammenführen und visuell mit der realen Welt synchronisieren. Digitale Zwillinge erleichtern es Benutzern zu verstehen, wie Dinge funktionieren und wie verschiedene Ereignisse und Änderungen das gewünschte Ergebnis beeinflussen können.

Der Kern des digitalen Zwillings ist die Nutzung von Daten aus unterschiedlichen Quellen und deren übersichtliche Darstellung für den Endnutzer. Da es jedoch so viele Quellen und Verwendungszwecke für Informationen gibt, reicht es nicht aus, einfach Informationen einzubringen und zu präsentieren. Dieselbe Lösung funktioniert möglicherweise nicht in verschiedenen Kontexten. Deshalb sind digitale Zwillinge immer auf die Bedürfnisse und das Ziel des Endnutzers zugeschnitten für Anwendungsfälle, die sich aus dem Fachwissen der Nutzer ergeben.

Unsere Technologie wurde entwickelt, um den Anforderungen digitaler Zwillinge gerecht zu werden und die Erstellung digitaler Zwillinge für verschiedene Zwecke zu ermöglichen. Sie ist in drei Hauptkomponenten unterteilt, die unabhängig voneinander oder gemeinsam zur Umsetzung des digitalen Zwillings verwendet werden können. Diese Komponenten sind die Visualisierung, die Datenverwaltung und -erfassung, deren Funktionen und Verwendung im Folgenden kurz beschrieben werden.

Die Genius Core™-Visualisierung kann auf einem Modell basieren, das immer auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten ist. Das Modell kann alles zwischen einem vereinfachten 3-D-Modell der Produktionsumgebung und einem physisch gesteuerten, maßstabsgetreuen Modell der Produktionsumgebung sein. Die kostengünstige Wartung von Visualisierungen wird durch den eingebauten Prozess-Editor ermöglicht oder alternativ durch die Verwendung des Genius Conversion™-Tools, das Entwurfsmodelle automatisch verarbeitet und in das für die Visualisierung verwendete Format konvertiert sowie die gewünschten Metadaten daraus sammelt.

Die Komponente „Datenverwaltung“ bietet Werkzeuge zum Formatieren, Klassifizieren, Ordnen und Zuordnen der in der Visualisierung dargestellten Daten. Auf diese Weise können die in der Benutzeroberfläche dargestellten Informationen gefiltert und eingeteilt werden, um den Bedürfnissen verschiedener Nutzergruppen gerecht zu werden. So sind alle für Sie relevanten Informationen auf einen Blick verfügbar. Gleichzeitig wird auch der Zugang zu genauen und umfassenden Berichten und Rohdaten ermöglicht, um Ursachen und Folgen zu ermitteln. Die Datenverwaltung kann auch Schnittstellen zu Daten bereitstellen, die von anderen Systemen (z. B. Analysediensten) gesammelt werden.

Da ein wesentliches Merkmal des digitalen Zwillings die Integration und Verarbeitung von Daten aus vielen verschiedenen Datenquellen ist, haben wir uns entschieden, die Datenerfassung von der restlichen Datenverwaltung zu trennen. In der Genius Core™-Umgebung sind die verschiedenen Datenschnittstellen und Datenerfassungstools sowie deren Verwaltung unabhängig voneinander und von anderen Systemen. Die Aufgabe der Datenerhebung besteht darin, alle notwendigen Informationen aus unterschiedlichen Systemen abzurufen, zu erhalten und mit den Erfordernissen der Datenverwaltung in Einklang zu bringen. Auf diese Weise ist die Genius Core™-Technologie für den Betrieb nicht auf eine bestimmte vorhandene Hardware oder ein bestimmtes Datenerfassungssystem beschränkt, sondern kann in Verbindung mit jedem vorhandenen oder vorgesehenem System verwendet werden.

Wir bei Process Genius sind Pioniere in der Entwicklung und Anwendung der Digital Twin-Technologie. Wir haben die Genius Core™-Technologie zusammen mit unseren Kunden entwickelt, um die unterschiedlichen Bedürfnisse und Anforderungen zu erfüllen, die der digitale Zwilling an sie stellt. Wenn Sie Interesse haben, nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf, damit wir besprechen können, warum wir der beste Partner für Sie bei der Realisierung Ihres digitalen Zwillings sind.

Quellen:
Definition des digitalen Zwillings (Auf Englisch)