Was ist ein Digitaler Zwilling? Definition, Potenziale & Vorteile

Unternehmen werden im Zuge der digitalen Transformation immer stärker von Daten getrieben. Digitale Zwillinge haben dabei das Potenzial, Geschäftsprozesse und -modelle zu revolutionieren. Aber was ist überhaupt ein Digitaler Zwilling? Welche Chancen und Herausforderungen impliziert der Begriff und warum ist es für Unternehmen so wichtig, datengetrieben zu agieren?

Die Grundlage: das Internet der Dinge 

Der Begriff „Internet der Dinge“, aus dem Englischen heraus auch gerne als „IoT“ abgekürzt, bildet die absolute Grundlage für den wirtschaftlich und technisch erfolgreichen Einsatz von digitalen Zwillingen. Das Internet der Dinge steht stellvertretend für alle physischen Produkte, Güter, Anlagen usw., die internetfähig und damit Teil des (globalen) Informationsnetzwerks sind. 

Doch was bedeutet diese Vernetzung technisch für einen digitalen Zwilling und wie lassen sich daraus wirtschaftliche Vorteile ziehen? 

Definition: Was ist ein Digitaler Zwilling? 

Im Grunde handelt es sich dabei um das virtuelle Abbild eines realen Etwas, z.B. einer Anlage, eines Gebäudes oder eines Produktionsprozesses. Dabei ist es wichtig zu verstehen, dass ein Digitaler Zwilling weit mehr ist als nur ein schön animiertes 3D-Modell in einem Computerprogramm oder einer App. Das virtuelle Abbild besteht im Wesentlichen aus Daten und ist damit Teil eines sogenannten cyber-physischen Systems (CPS). 

Das wohl erste CPS dieser Welt war ein Getränkeautomat an einer US-amerikanischen Universität in Pennsylvania, der bereits im Jahre 1982 Daten zum Füllstand und zur Kühlungstemperatur an ein Netzwerk übertragen hat. Anhand dieses simplen Use Cases lassen sich auch heute noch die Vorteile eines digitalen Zwillings erklären: Die permanente Erfassung und Auswertung von Zustandsdaten ermöglicht es, proaktiv zu handeln und den größtmöglichen Nutzen aus dem entsprechenden Gerät zu ziehen. Doch das Potenzial von digitalen Zwillingen ist heute weitaus größer.

Vorteile eines Digitalen Zwillings: Der transparente Produktlebenszyklus 

Heutzutage umspannt das Konzept des digitalen Zwillings weit mehr als das bloße Sammeln von Betriebsdaten. Weltweit werden Konsum- und Investitionsgüter digital geplant, berechnet, modelliert und simuliert. Dies bedingt eine virtuelle Existenz des Gutes, lange bevor sein realer Zwilling überhaupt zum Leben erweckt wird. Der Digitale Zwilling begleitet sein reales Abbild damit eigentlich sogar über dessen Lebenszyklus hinaus. 

Die Time-to-Market kann auf diese Art und Weise erheblich verkürzt werden. Da der digitale Zwilling über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg permanent Daten sammelt, lassen sich direkte Rückschlüsse auf den Zustand, die Nutzung oder Fehlerquellen des Abbildes ziehen. Diese Schlüsse können wiederum direkt in die Entwicklung von neuen und damit automatisch besseren Produkten einbezogen werden können. Die Transparenz, die die Simulation eines digitalen Zwilling erschafft, ist von enormem Wert für Unternehmen und Nutzer. 

Besonders in der Industrie, aber auch im Facility Management sind die Einsatzmöglichkeiten Digitaler Zwillinge vielfältig. In der Produktion und Fertigung lassen sich ganze Anlagen dadurch miteinander vernetzen und virtuell in Betrieb nehmen. Im Facility Management können Unternehmen durch digitale Gebäude ihre Flächennutzung verbessern.

Welche Mehrwerte schafft ein Digitaler Zwilling in Unternehmen?

Unternehmen, die digitale Zwillinge einsetzen, sind schneller und näher am Kunden. Das direkte Feedback über die Nutzung der eigenen Produkte am Markt ist im heutigen VUCA-Umfeld ein klarer Wettbewerbsvorteil. Es kann dabei eine langfristige Beziehung zum Kunden aufgebaut und den Kundenwünschen fortlaufend und proaktiv durch Services entsprochen werden. Dies ermöglicht Unternehmen gänzlich neue Geschäftsmodelle: Produkte werden nicht mehr verkauft, sondern zur Nutzung überlassen und je nach Betrieb abgerechnet. 

Paradebeispiel ist der „Power-by–the-hour“ Ansatz von Rolls Royce. Der Flugzeugturbinen-Hersteller generiert schon lange kontinuierliche Einnahmen, da er keine Turbinen mehr verkauft, sondern stundenweise den geleisteten Schub der Triebwerke abrechnet. Die Mehrwerte für Kunden und Anwender liegen auf der Hand: Hohe Investitionskosten (CapEx) fallen weg und werden in kontinuierliche, operative Kosten (OpEx) umgewandelt. Obendrein reduziert sich für den Anwender das Ausfallsrisiko, da der Anbieter Verfügbarkeit in einem „as-a-Service“-Geschäftsmodell vertraglich garantiert.

Künstliche Intelligenz als treibende Kraft 

Digitale Zwillinge und cyber-physische Systeme entfalten ihr volles Potenzial jedoch erst durch künstliche Intelligenz (KI). IoT-Devices sammeln permanent und massenhaft Daten. Eine händische Auswertung ist daher längst nicht mehr möglich. Ohne KI ist der wirtschaftliche Einsatz von digitalen Zwillingen undenkbar. Selbstlernende Algorithmen unterstützen hier den Menschen und dienen dazu, Verhaltensmuster zu analysieren, Anomalien zu erkennen und unter dem Stichwort Predictive Maintenance Wartungs- und Serviceaufträge automatisiert zu planen. 

Durch die Vernetzung von cyber-physischen Systemen auf IoT-Plattformen können Systeme untereinander lernen und auftretende Anomalien gegeneinander abgleichen. Es ist also möglich, dass die technischen Probleme eines Schiffsgetriebes mit den Kurbelwellen-Problemen eines Traktors verglichen werden und die KI iterativ Lösungsszenarien daraus erarbeitet. 

Fazit: Disruption durch digitale Zwillinge 

Zusammenfassend zeigt sich, dass Unternehmen durch den Einsatz Digitaler Zwillinge schnellere, fundiertere und vorausschauende Entscheidungen treffen können. Prozesse lassen sich automatisieren, beschleunigen sowie kostengünstiger und zuverlässiger gestalten. Zudem haben diese Unternehmen die Fähigkeit, gesamte Branchen umzukrempeln und enorme Wettbewerbsvorteile zu erlangen. 

Viele Unternehmen haben bereits das Potenzial erkannt und bereits ein oder zwei konkrete Anwendungsszenarien vor Augen. Gleichzeitig fehlt jedoch oft der nächste Schritt: Wie lässt sich daraus ein Geschäftsmodell entwickeln? Wir von affinis können Sie an dieser Stelle unterstützen und mit Ihnen greifbare Szenarien erarbeiten, die zu Ihrer Unternehmensvision und -strategie passen. Nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf.