Was ist der digitale Zwilling?

Digitale Zwillinge werden erstellt, indem konzeptionelle Modelle (über BIM, CAD oder GIS) importiert oder physische Entitäten in der realen Welt gescannt werden, um sie in Kombination mit Unternehmens- und Internet of Things (IoT)-Daten zu visualisieren und zu analysieren. Ein digitaler Zwilling, der durch Echtzeit-3D, eine Computergrafiktechnologie, die interaktive Inhalte schneller als die menschliche Wahrnehmung erzeugt, unterstützt wird, kann auch mehrere Datenquellen (sowohl Informationen als auch Modelle) kuratieren, organisieren und als naturgetreue, interaktive Visualisierungen präsentieren.

Digitale Zwillinge sind virtuelle Darstellungen der Bewegungen, Kräfte und Interaktionen, die Assets in der physischen Welt durchlaufen können. Auf diese Weise können Nutzer mit dynamischen Inhalten interagieren, die dreidimensional sind und in Echtzeit auf ihre Aktionen reagieren. In dieser virtuellen Umgebung können sie reale Bedingungen, Was-wäre-wenn-Szenarien und alle erdenklichen Umstände effektiv simulieren und die Ergebnisse sofort auf jeder Plattform visualisieren, einschließlich mobiler Geräte, Computer und Augmented-, Mixed- und Virtual-Reality-(AR/MR/VR)-Geräten.

Jeder Einsatz eines digitalen Zwillings ist einzigartig. Die Bereitstellung erfolgt häufig in mehreren Phasen, wobei die Komplexität und die Auswirkungen auf das Unternehmen mit jeder Phase zunehmen. A digital twin can range from a product configurator of a 3D model to a precise representation of a network or system as vast as a city, with each of its components dynamically linked to engineering, construction, operational data, and virtual design.

Da Teams über verschiedene Disziplinen und Standorte hinweg komplexe Builds entwerfen, konstruieren, bauen, verkaufen und schließlich betreiben und warten, informieren digitale Zwillinge ihre Entscheidungsfindung in jeder Phase des Lebenszyklus.

Das Konzept, einen digitalen Zwilling zur Untersuchung eines physischen Objekts zu verwenden, wurde erstmals in den 1960er Jahren von der NASA eingeführt. Die NASA hat ihre Raumfahrzeuge auf dem Boden nachgebaut, um die Systeme für Erkundungsmissionen im Weltraum nachzubilden. Diese Technologie wurde vor allem bei der Apollo-13-Mission demonstriert. Dank der vernetzten Zwillinge konnte das Missionskontrollzentrum die Simulationen schnell an die Bedingungen des beschädigten Raumschiffs anpassen und verändern und Strategien entwickeln, um die Astronauten sicher nach Hause zu bringen.

In den frühen 1970er Jahren wurden Großrechner als digitale Zwillingssysteme zur Überwachung großer Anlagen wie Kraftwerke eingesetzt. In den 1980er Jahren kamen 2D-CAD-Systeme wie AutoCAD auf den Markt, mit denen technische Zeichnungen erstellt werden konnten und die es ermöglichten, alles mit dem Computer zu entwerfen. Diese wurden schnell von Millionen von Designern und Ingenieuren angenommen.

In den 2000er Jahren ermöglichte 3D-CAD mit parametrischer Modellierung und Simulation die Konstruktion komplexerer Baugruppen auf intelligentere Weise, z. B. in Form einer Datenbank miteinander verbundener Objekte. Mitte der 2010er Jahre brachten alle führenden 3D-CAD-Anbieter Lösungen mit Cloud-Anbindung auf den Markt, in erster Linie für die Zusammenarbeit und das Projektmanagement und nach und nach auch für das generative Design, obwohl die CAD-Tools nach wie vor desktopbasiert waren.

Heute beginnt das Zeitalter der Echtzeit-3D-gestützten digitalen Zwillinge, die über Dashboards und 3D-Modelle hinausgehen und Daten aus verschiedenen Quellen auf jedem Gerät oder jeder Plattform für eine bessere Zusammenarbeit, Visualisierung und Entscheidungsfindung freigeben.

Mit dem Einsatz des digitalen Zwillings erhalten die Kunden sofort einen besseren Zugang zu den Daten. Mit zunehmender Reife des digitalen Zwillings ergeben sich weitere Vorteile wie geringere Wartungskosten, fundiertere Entscheidungen über Prozessänderungen mit großem Einsparungspotenzial sowie Verbesserungen bei der Wartung und betrieblichen Effizienz. Von Anfang an bessere Entwürfe zu haben, zahlt sich über die gesamte Lebensdauer eines Projekts aus, da 80-90 % der Kosten, die während der Produktion, Nutzung und Wartung einer Anlage anfallen, in der Entwurfsphase festgelegt werden.

Der Einsatz digitaler Zwillinge in der Designbranche hat die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen mehreren Nutzern verbessert. Kunden in der Bauphase profitieren von der nahtlosen Zusammenführung von Daten und der Koordination von Gewerken.

Das Sicherheitstraining, die Qualitätssicherung und die Qualitätskontrolle, die mit digitalen Zwillingen möglich sind, haben Unfälle und Fehler in der Baubranche erheblich reduziert. Wenn digitale Zwillingsinitiativen für die Wartung und den Betrieb eingesetzt werden, ergeben sich Vorteile wie optimierte Abläufe, geringere Ausfallzeiten und niedrigere Wartungs- und Personalkosten.

Die Möglichkeit, in Echtzeit mit Daten zu interagieren, verändert die Art und Weise, wie Menschen Entscheidungen über Design, Betrieb und Wartung treffen. Die Möglichkeit, komplexe Vorgänge in Echtzeit-3D zu visualisieren und zu simulieren, hat die Art und Weise, wie Menschen mit ihren Assets interagieren, verändert und damit auch die Art und Weise, wie jeder physische Raum und jede Anlage auf der Welt geschaffen, gebaut und betrieben wird.

Digitale Zwillinge sind Visualisierungen, die aus konzeptionellen Modellen (z. B. BIM, CAD oder GIS) oder Scans physischer Entitäten (z. B. hergestellter Produkte oder Anlagen) erstellt wurden. The Internet of things (IoT) refers to a network of physical objects that possess unique identifiers (UIDs) and contain embedded technology. This enables them to communicate and interact with other objects over the internet, collecting real-world and real-time data. When digital twins integrate with IoT data, they can provide insights into the performance of an asset at specific points in time, and help users evaluate potential outcomes and plan resolutions.

With access to IoT sensors and data, digital twins can capture a holistic view of the virtual model to unlock deeper operational intelligence. For example, a digital twin of an engine might contain information about its performance characteristics and allow engineers to run simulations to test new designs or measure the impact of future changes.

While there are many different types of digital twins, they all share a number of common characteristics. They use digital representations of physical objects and systems, contain UIDs so that they can be easily identified by devices on the internet, and allow for bidirectional communication between themselves and physical IoT devices to exchange information and coordinate actions.

Es ist eine Sache, umfangreiche Daten zu sammeln, aber es ist eine ganz andere, sie auf intelligente Weise zu nutzen. Die besten Entscheidungen werden anhand von Daten getroffen, aber Ihre Daten sind nur so gut wie Ihre Fähigkeit, sie zum Leben zu erwecken, um Geschäftsszenarien zu simulieren und vorherzusagen.

Jedes Unternehmen, das eine digitale Transformation durchläuft, läuft Gefahr, in Rohdaten zu ertrinken, bevor es einen Weg gefunden hat, diese zu verarbeiten und zu nutzen. Heutzutage stellt die Erfassung von Rohdaten weniger eine Herausforderung dar als deren Verarbeitung, das Herausfiltern unbrauchbarer Teile, das Kombinieren und die Umwandlung in Informationen, die für den Benutzer im Kontext seiner Anwendung sinnvoll sind.

Die größte Herausforderung besteht darin, die Macht der Informationen freizusetzen. Unternehmens- und IoT-Daten sind in Datenbanken, Tabellenkalkulationen und Modellen (CAD, BIM, GIS) vergraben. Digitale Echtzeit-3D-Zwillinge können diese Daten zum Leben erwecken.

Increasingly, products, equipment, factories, buildings, and cities are no longer merely things in the physical world – they have accurate virtual counterparts. Auch Menschen haben digitale Zwillinge. Wir werden die nächste Iteration des Internets – und die Vernetzung von Systemen, Geräten und Menschen – im Metaversum über Echtzeit-3D erleben.

The metaverse is unlocking a new economy with countless opportunities - such as 3D marketing - for immersive experiences in cross-digital and hybrid reality spaces, whether it’s to manage facility updates or customize a vehicle purchase.