Aktualisiert: 17.05.2024 Publiziert: 12.05.2021
Bevor ein T-Shirt in unserem Schrank landet, hat es einen langen Weg hinter sich. Was wäre, wenn ich mein T-Shirt am Computer entwerfe und diesen Entwurf auf einen Probelauf schicke? Stellen wir uns vor, mein digitales T-Shirt ist eine Datenwolke, welche nun an jeder Station ihres Lebenszyklus zusätzliche Attribute und Daten zugewiesen bekommt. Im Laufe der gesamten Lieferkette werden nun Informationen bzgl. Material, Größe und Gewicht, Marke, EAN, Zolltarifnummer usw. in der Datenwolke, dem digitalen Zwilling des T-Shirts, ergänzt. Einige dieser Datensätze wären für alle frei verfügbar; somit könnte jeder vom digitalen Zwilling eines anderen profitieren.
einfache Infografik einer digitalen Lieferkette (digital supply chain) – eigene Darstellung
Der digitale Zwilling – auch als „Digital Twin“ bezeichnet – ist die exakte virtuelle Abbildung eines Produkts oder Systems, das die individuellen Eigenschaften des realen Gegenstücks exakt beschreibt. Es besteht also eine 1:1-Beziehung zwischen digitaler und physischer Welt. Der digitale Zwilling verhält sich in der virtuellen Umgebung genauso wie der physische Gegenpart in der Realität. Als virtuelles Abbild und unter Einbeziehung von realen Daten ermöglicht der digitale Zwilling das Beantworten aller „was-wäre-wenn“-Fragen.
Indem der digitale Zwilling Optimierungsansätze simuliert, macht er die Auswirkungen von Veränderungen in aller Konsequenz sichtbar.
Der digitale Zwilling wird bereits in den folgenden Bereichen angewendet:
Digitale Zwillinge bieten unübertroffene Möglichkeiten zur Verfolgung, Überwachung und Diagnose von Objekten. Sie können Lieferketten mit einer Reihe von Möglichkeiten verändern, um eine datengesteuerte Entscheidungsfindung, optimierte Prozesse und neue Geschäftsmodelle zu ermöglichen.
Forschungsprojekte von Bosch Connected Industry und der BMW Group arbeiten an einem digitalen Zwilling der Lieferkette. Das Projekt von Bosch beinhaltet beispielsweise die lückenlose Kontrolle der Güter in multinationalen Lieferketten. Sensoren auf Packstückebene senden in Echtzeit zustandsrelevante Daten an ein Gateway. Zusammen mit Positionsdaten werden sie in die Cloud geschickt und sind so unternehmensübergreifend nutzbar. Das Packstück meldet sich autonom an definierten Punkten der Lieferkette und die Daten werden automatisiert übertragen. BMW forscht an einem globalen Lieferantennetzwerk mit verschiedenen Logistikdienstleistern. Dabei sorgt ein auf künstlicher Intelligenz basiertes Programm für vollständige Transparenz in der Lieferkette. Die Positionsdaten eines Guts werden alle 15 Minuten aktualisiert, um mögliche Lieferverzögerungen rechtzeitig zu erkennen.
In der Logistik können digitale Zwillinge in einer Vielzahl von Anwendungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette eingesetzt werden, etwa beim Management von Containerflotten, der Überwachung von Transporten oder der Gestaltung von Logistiksystemen. So zeigen etwa IoT-Sensoren an einzelnen Containern deren Standort an und überwachen sie auf Schäden und Verschmutzung. Diese Daten fließen in einen digitalen Zwilling des Containernetzes, das durch maschinelles Lernen dafür sorgt, dass die Container so effizient wie möglich eingesetzt werden. Digitale Zwillinge können nicht nur für einzelne Objekte, sondern auch für ganze Netzwerke und Ökosysteme wie Lagerhäuser eingesetzt werden, indem ein 3D-Modell einer Einrichtung mit Bestands- und Betriebsdaten verknüpft wird. Damit kann das System nicht nur einen Überblick über den Zustand von Maschinen und die Verfügbarkeit von Produkten geben, sondern auch Vorhersagen und autonome Entscheidungen über Lagerbestände oder Transportaktivitäten treffen.
Für den Maschinen- und Anlagenbau bietet die größere Transparenz und Konnektivität der Lieferkette Effizienzsteigerungspotenziale. Beispielsweise können Kapazitätsengpässe bei den Lieferanten oder Verzögerungen in der Zollabwicklung rechtzeitig erkannt und deren Auswirkungen auf die Fertigstellung einer Maschine oder Anlage beurteilt werden.
Häfen, beispielsweise in Frankreich, bauen ihre digitalen Plattformen zum Informationsaustausch für ihre Partner im Hafenumfeld aus, um die Warenabwicklung effizienter zu machen. Mit Hilfe gemeinsamer Standards sollen Schiffsbewegungen übertragen werden können, um die Abwicklung im jeweils nächsten Hafen zu beschleunigen.
Zusätzlich soll eine Plattform mit Blockchain-Technologie weitere Verkehrswege etablieren/erschließen. Damit könnten Warenströme erfasst und der Transport optimiert werden.
Daten werden aber nicht nur auf Plattformen eingespeist, sondern immer mehr auch automatisch.
Ferner sollen Lkw- und Bahnverkehr integriert werden. Durch Trackingboxen, welche mit einem Sensor gekoppelt sind, kann die Unversehrtheit von Containern bestätigt werden und damit eine schnellere Zollabwicklung stattfinden.
Der herstellerübergreifende, weltweite Austausch von Informationen finden im Internet der Dinge – dem Internet of Things (IoT) – statt. Das IOT beinhaltet eine Vielzahl an Technologien einer globalen Infrastruktur der Informationsgesellschaften, die es ermöglicht, physische und virtuelle Objekte miteinander zu vernetzen. Die Plattform Industrie 4.0 liefert mit dem digitalen Zwilling die Grundlage für einen herstellerübergreifenden, weltweiten Austausch von Informationen. Sie setzt die Standards für eine Kommunikation, die branchenübergreifend gesprochen wird.
Gemeinsame Standards bzgl. Regelwerke für Rechtssicherheit, eine europäische Cloud-Infrastruktur und 5G-Netzwerkinfrastrukturen sind noch nicht vollständig ausgereift.
Fragen zum Datenschutz, intern wie extern, müssen in aufwendigen IT-Strukturen organisiert werden; hinzu kommt der Mehraufwand für die Einholung von Einverständnissen.
Aufgrund fehlender gesetzlicher Regelungen zur Datenhoheit müssen Unklarheiten bei den Besitzverhältnissen und Nutzungsrechten mithilfe von Verträgen individuell geklärt werden. Des Weiteren ist die Organisation von Zugriffsberechtigungen und Freigaben für die Daten zu hinterlegen, damit sensible und interne Informationen nicht öffentlich werden.
Erfolg oder Misserfolg des digitalen Zwillings hängen in hohem Maße von der Datenqualität ab, auf die der digitale Zwilling und die damit verbundene Simulation zurückgreifen. Die Erstellung eines digitalen Zwillings beginnt mit der Digitalisierung aller Datenquellen. Um eine einheitliche Richtigkeit sämtlicher Daten des digitalen Zwillings zu gewährleisten, existieren bereits diverse Formen der Zertifizierung.
Digital Twins sind keine isolierte Technologie, sondern vielmehr die intelligente Verknüpfung von mächtigen Digitaltrends, wie z.B. KI, IoT, Big Data oder 5G.
Die strategische Ausgestaltung des Einsatzes digitaler Zwillinge erfordert eine Vielzahl an Technologien, welche auf Verfügbarkeit, Kompatibilität und Reife geprüft werden müssen.
Der digitale Zwilling ist eine große Hilfestellung und bietet Optimierungsmöglichkeiten in jeglichen Bereichen der Industrie und im Dienstleistungssektor, beispielsweise im Produktdesign, wo er die Technologie dabei hilft, neue Ansprüche zu erfüllen, sowie bestehende Problemstellungen schneller und auch kostengünstiger zu lösen. Vorhersagen und Gefahrenbehebungen durch Simulationen, Abschätzungen von Risiken, Verbesserung der Qualitätssicherung – all diese Schlagworte sind Potenziale dieser Technologie in sämtlichen Lebensbereichen.
Dem entgegen steht, dass digitale Zwillinge einen bestehenden Prozess unnötig komplex machen können. Denn nicht alle Projekte benötigen einen digitalen Zwilling.
Des Weiteren sind viele Technologieanbieter noch nicht bereit, das Konzept des digitalen Zwillings zu unterstützen. Erst durch eine flächendeckende Umsetzung entfaltet sich das ganze Potenzial eines digitalen Zwillings. Bis dahin empfiehlt es sich, dieses große Thema in kleinen Schritten anzugehen, z.B. in Form interner Projekte.
Mit ihrer „Destination Earth“-Initiative will die Europäische Union (EU) im Rahmen der Europäischen Datenstrategie einen hochpräzisen digitalen Zwilling der Erde erschaffen. Mittels der geballten Forschungs- und Industriekompetenz sollen Daten zusammengetragen und Prozesse modelliert werden, um schließlich eine virtuelle Glaskugel der Erde zu schaffen. Naturereignisse und menschliche Einflüsse sollen dadurch visualisiert, beobachtet und prognostiziert werden. Der digitale Erdzwilling Twin soll ab 2021 zum Leben erweckt werden und dabei helfen, nachhaltige Entwicklungsstrategien voranzutreiben.
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