Nach IDC-Schätzungen haben europäische Fertigungsunternehmen bis Ende 2019 fast 4,2 Milliarden Euro für digitale Zwillinge ausgegeben, das einem Anstieg von mehr als 15 Prozent gegenüber dem Vorjahr entspricht. Über Versorgungs-, Transport- und Bergbauunternehmen dürften weitere 1,2 Milliarden Euro hinzugekommen sein, 20 Prozent mehr als 2018. Der größte Teil dieser Ausgaben entfiel auf komponentenbasierte Zwillinge (z. B. für ein Ventil oder eine Pumpe) und systembasierte Zwillinge (z. B. der Motor oder das Fahrzeug, in dem sich die Pumpe befindet). Beide Zwillingsarten sind bereits seit Jahrzehnten im Einsatz, wobei Daten aus der realen Nutzung und Tests digitaler Zwillinge analysiert werden und wieder in die Konstruktions- und Fertigungsprozesse einfließen, um Qualität und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und die Kundenbindung zu festigen.

Ein beträchtlicher Teil dieser Ausgaben wird jedoch auch in Systeme rund um Anlagen mit einer speziellen Funktion investiert. So kann ein digitaler Zwilling beispielsweise ein Fahrzeugmontageband oder einen Mineraliengewinnungsprozess modellieren. Einige Unternehmen werden auch noch einen Schritt weiter gehen und ihre Zwillinge mit Betriebs- und Geschäftsdaten verbinden, so dass Product Owner, Finanzmanager und sogar CEOs in die Lage versetzt werden, die potenziellen Auswirkungen auf Sicherheit, Kosten und Effizienz von Anlagen und Prozessen zu überprüfen.

 

Zwillinge umfassender nutzen

Gerade in diese neuen Bereiche können digitale Zwillinge einen beträchtlichen zusätzlichen geschäftlichen Nutzen bringen. Automobilhersteller (und andere) können beispielsweise die Sensoren und Prozessoren in ihren fertigen Fahrzeugen verwenden, um Informationen über Qualität, Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit zu sammeln. Die Daten können dann analysiert und in Zwillinge zurückgeführt werden, die für Entwurf und Konstruktion, Prototyping und Produktionsprozesse verwendet werden, wodurch ein sogenannter „geschlossener Kreislauf“ entsteht. Dies wiederum ermöglicht weitere Experimente und Verfeinerungen, das Erstellen von Modellen für Service und Wartung nach dem Verkauf, die Planung der prädiktiven Wartung sowie Prognosen zu servicebezogenen Kosten, Einnahmen und Rückkauferlösen von langjährigen Kunden (siehe Abbildung).

 

Digitale Zwillinge im geschlossenen Kreislauf

Grafik digitaler Zwilling
Quelle: DXC Technology, 2019 (überarbeitet von IDC)

Mit dem systemorientierten Ansatz kam die Ausweitung des Zwillingskonzepts. Häfen wie Rotterdam wollen beispielsweise ihre IoT-Netzwerke (Internet of Things) dazu nutzen, digitale Zwillinge ihrer Prozesse zu erstellen. Ihre Schienen, Durchfahrtsstraßen, Verkehrsleitsysteme, Fahrzeuge, Docks und Containerkräne sind bereits mit Sensoren und Kontrollmodulen ausgestattet. Die Daten wurden gesammelt, in Dashboards gepackt und müssen nun nur noch analysiert und in einer virtuellen Darstellung organisiert werden. Ein Förderprogramm der Europäischen Kommission für Präzisionslandwirtschaft ermuntert auch landwirtschaftliche Betriebe, das Konzept des digitalen Zwillings zu übernehmen. IoT-Arrays, die zur Überwachung von Feuchtigkeitsgehalt, Maschineneinsatz, Tierbewegungen und Produktionsprozessen eingesetzt werden, wurden bereits in Milchviehbetrieben in den Niederlanden, in Futtersilos in Spanien und bei Bienenvölkern in Griechenland zum Testen von Zwillingen eingesetzt.

 

Als Tool bereits Standard

Das Erstellen eines digitalen Zwillings ist kein einfaches Unterfangen. Es kann eine Fülle aggregierter Datenströme beinhalten, die darstellen, wie, wann, wo und unter welchen Bedingungen ein Gerät oder System verwendet wird. Infrastruktur- und Anwendungsumgebungen müssen für die Verwaltung und Analyse der Daten ausgelegt sein. Modellierungs- und Grafiktools müssen die Daten mit 3D-Darstellungen von Dingen und Orten verbinden. Maschinenbau- und Fertigungsunternehmen (und in geringerem Maße auch Versorgungsunternehmen) haben sich diese Mühe gemacht, weil die Kosten für Erstellung und Erprobung im Vergleich zur Herstellung fertiger Produkte im Allgemeinen sehr gering sind.

Diese Unternehmen werden den Einsatz digitaler Zwillinge weiter ausbauen. Auch wenn die Bereitstellung komplexer digitaler Zwillinge noch in den Kinderschuhen steckt, ist damit zu rechnen, dass die diesbezüglichen Ausgaben in absehbarer Zukunft jährlich um etwa 14 Prozent steigen werden. Wichtiger noch ist vielleicht die Tatsache, dass die technologische Entwicklung sich beschleunigt und selbst konservative Zukunftsforscher davon ausgehen, dass es innerhalb der nächsten Jahrzehnte Zwillinge von Organen und vielleicht sogar ganzen menschlichen Körpern geben wird – ein aussagekräftiger Indikator für ihr Potenzial. Es liegt auf der Hand, dass alle Unternehmen mit einem IoT-Array die Einführung digitaler Zwillinge zumindest in Erwägung ziehen sollten.