Zwillinge Digital, oder wie man die Realität formen kann

Es wäre großartig, alles vorhersehen oder sogar vermeiden zu können, was kurz davor steht zu passieren, nicht wahr? Das ist es, was die digitalen Zwillinge oder digitale Zwillinge versprechen (und zunehmend auch einhalten); ein lebhaftes und innovatives Feld der technologischen Entwicklung – und ein Beispiel für die aktuellen Trends der Hyperautomatisierung von Prozessen – dessen weltweiter Markt laut Gartner bis 2031 voraussichtlich 183 Milliarden US-Dollar generieren könnte.

Eine vorhersehbare Kopie der Realität

Digitale Zwillinge sind im Grunde genommen virtuelle Ökosysteme (besser gesagt Kopien), die es ermöglichen, das Verhalten von Objekten oder Prozessen in der physischen oder realen Welt zu simulieren. Ein digitaler Zwilling ist ein System, das so konzipiert und programmiert ist, dass es bei Erhalt der gleichen Eingaben und unter theoretisch ähnlichen Bedingungen (wir sprechen von Daten mit genau bekannten Größen) wie das physische Objekt oder der physische Prozess, von dem er ein Zwilling ist, die gleichen Ausgaben erzeugen würde, so dass wir mit angemessener Genauigkeit vorhersagen könnten, wie sich das Verhalten in der realen Welt verhalten würde.

So könnten wir das Verhalten einer Gasturbine vorhersagen, wenn eine Temperatur oder Druck geändert wird, eines Flugzeugs, wenn sich die Verhaltensmuster der Piloten ändern, eines Waffensystems bei Klimaveränderungen... oder von menschlichen Herzen oder Lungen; sogar von ganzen Patienten bei der Aggression eines Skalpells oder eines Mikroorganismus.

Die digitalen Zwillinge werden durch Algorithmen, die mit Daten von verbundenen Sensoren gespeist werden, erstellt - wie es nicht anders sein könnte - am Originalmodell, und werden so in der Lage, ihren Zustand und Betrieb vorherzusagen, wenn sich in der realen Welt etwas ändert. Auf diese Weise könnte ein digitaler Zwilling für uns alle Arten von Situationen reproduzieren - das Verhalten der physischen Welt - hunderte oder tausende Male - bevor er in sie eintreten muss, so dass uns nie ein Detail entgeht (oder ein Risiko, das wir eingehen müssen), wenn es darum geht, einen chemischen Prozess in Betrieb zu nehmen, ein Flugzeug in die Luft zu bringen oder sogar eine neue medizinische Behandlung zu testen.

Geld und Risiken in tausend Anwendungsszenarien sparen

Es ist offensichtlich, dass wenn es darum geht, die physischen (oft gefährlichen) Grenzen eines neuen Energiesystems zu testen, die Effizienz einer teuren Maschine herauszufinden, bevor mit dem Bau und der Vermarktung begonnen wird, oder vor klinischen Studien vorab Antworten darauf zu erhalten, wie ein bestimmter Patiententyp auf eine experimentelle Behandlung reagieren würde, digitale Zwillinge Zeit und Ressourcen sparen können, die teure Entscheidungen unterstützen oder verwerfen und natürlich Risiken mindern, bevor sie in die reale Welt übergehen (sei es die Fabrik, das Energienetz oder der Patient).

Aber nicht nur als ein Werkzeug, das zwangsläufig mit der Einführung neuer Produkte, Maschinen oder Prozesse verbunden ist, kann man sich diese Art von Systemen vorstellen. Die Instandhaltung der heutigen industriellen Systeme ist komplex und kostspielig genug, so dass viele Verantwortliche für industrielle Betriebe beginnen, sie zur Kostensenkung und Reibungsreduzierung in den Blick zu nehmen.

Die digitalen Zwillinge können daher ein äußerst effektiver Weg sein, um Maschinen zu überwachen und ihre prädiktive Wartung effizienter zu gestalten, da wir den betreffenden Zwilling allen Arten von Misshandlungen aussetzen können, um zu identifizieren, wo sein Fehlerpunkt liegen wird, und teuren - oder wie bereits erwähnt, gefährlichen - Ausfällen vorzubeugen.

Stellen wir uns zum Beispiel den Fall eines Kernreaktors vor, der strengen Sicherheitsgrenzen unterliegt, wenn es darum geht, Stillstände zu planen oder die Verwaltungsparameter für Brennstoff, Kühlung, Anordnung der Spaltmaterialien oder Konfiguration der Sicherheitselemente zu ändern, um nur einige Beispiele zu nennen.

Aber noch wichtiger ist, dass der digitale Zwilling eine Plattform für die Zusammenarbeit und Vernetzung von Teams sein kann, die gemeinsam an der Entwicklung komplexer Systeme arbeiten, indem sie einen Rahmen bieten, in dem Eingabedaten und Informationen über ihr Verhalten geteilt werden, bevor sie Realität werden, um Zeiten zu verkürzen und Fehler zu beseitigen. Oder er kann uns als Mittel dienen, Layouts von Industrieanlagen zu definieren, da er es uns ermöglichen würde, die Bewegungen von Personen und Vermögenswerten zu studieren und vorherzusagen, wie sich eine Änderung in der Anordnung einer Anlage auf die Effizienz-, Komfort- oder Sicherheitsbedingungen der Mitarbeiter auswirken könnte, zum Beispiel.

Daten, Daten und Daten

Es evidente que las tecnologías en torno a los gemelos digitales van a ser cada vez más un vector de innovación incuestionable, porque permitirán a las organizaciones desarrollar – a costes y en tiempos cada vez menores – procesos o soluciones innovadoras que probablemente sería caro y arriesgado probar in situ.

Aber es gibt noch viel zu tun, damit digitale Zwillinge in der Lage sind, vollständige Lösungen anzubieten - das heißt, vollständig vorhersehbar - beginnend damit, dass in vielen Organisationen immer noch ein erheblicher Mangel an unverzichtbaren Daten besteht, um ihre Verhaltensmodelle zu speisen - IoT, Sensoren usw. - und somit die Realität digital mit einer minimalen Zuverlässigkeit vorherzusagen. Wie fast überall in der digitalen Transformation wird auch hier die Informationsqualität letztendlich zur großen Begrenzung und auch zur großen Herausforderung.