IT-Manager wetten

Der digitale Zwilling wird die zentrale Datenplattform

Frank Riemensperger ist Vorsitzender der Geschäftsführung von Accenture.
Frank Riemensperger, wettet, dass sich der digitale Zwilling in fünf Jahren in vielen Branchen als zentrale Datenschaltstelle in einem digitalen Ökosystem aus Herstellern, Zulieferern und Kunden durchgesetzt hat.
Autor Frank Riemensperger ist Vorsitzender der Geschäftsführung bei Accenture.
Autor Frank Riemensperger ist Vorsitzender der Geschäftsführung bei Accenture.
Foto: Accenture

Manch langjähriger Beobachter der IT- und Tech-Szene mag mittlerweile entnervt denken: Jedes Jahr eine neue Sau, die durchs Dorf getrieben wird, nur um dann wieder in den Weiten von Digitalien zu verschwinden. Und dieses Jahr? Besucht man die einschlägigen Fachmessen und klickt sich aufmerksam durch die LinkedIn-Beiträge geschätzter Kollegen, könnte man zum Schluss kommen, dass das derart gescholtene Borstentier nunmehr den Namen "Digitaler ZwillingDigitaler Zwilling" trägt. Doch dieser Eindruck trügt, denn mit dem "Digital Twin" und in Erweiterung dem "Digital Thread" reden wir über ein Konzept, dass wohl wie kaum ein anderes in jüngster Vergangenheit die Art und Weise, wie wir Produkte und Services entwickeln, vermarkten und optimieren, verändern wird. Alles zu Digital Twin auf CIO.de

Die Analysten von Gartner gehen davon aus, dass bereits bis 2021 die Hälfte aller Industrieunternehmen den digitalen Zwilling nutzt. ­Dabei bezeichnet der Begriff keine neue Technologie, sondern steht vielmehr für das Zusammenspiel einer Reihe von vorhandenen Technologien in Kombination mit großen Datenmengen aus unterschiedlichsten Quellen. Das ermöglicht die virtuelle Replikation von realen Produkten sowie die Simulation zahlreicher Prozesse über den gesamten Lebenslauf eines Produkts hinweg.

Bausteine eines Digital Twin

Werfen wir zunächst einen Blick auf die "Bausteine" des digitalen Zwillings: Das sind zum einen mit IoT-Sensoren ausgestattete Produkte, die zahlreiche Konstruktions- und später im Einsatz beim Kunden auch Betriebsdaten in Echtzeit erfassen. Das ist zum zweiten die Cloud, in der alle Informationen auf einer digitalen Plattform zusammenlaufen. Drittens kommen KI-Algorithmen für die Auswertung der Daten zum Einsatz. In einigen Fällen, etwa beim Produktdesign, wird 3D-Technologie oder Virtual RealityVirtual Reality zur Veranschaulichung der Daten und zur besseren Simulation bestimmter Produkteigenschaften genutzt. Alles zu Virtual Reality auf CIO.de

Wie der Name schon verrät, ist der digitale Zwilling das virtuelle Abbild eines Prozesses, Dienstes oder Produktes in der realen Welt. Dabei gibt es keine Grenzen, was alles virtualisiert werden kann: vom Auto und seinen Fahreigenschaften über ganze Städte und ihrer Infrastruktur bis hin zur digitalen Kopie des menschlichen Organismus ist vieles möglich. Mit dem digitalen Zwilling lassen sich zahlreiche Funktionen simulieren, um festzustellen, wie sich die Leistung abhängig von unterschiedlichen Parametern verändert. Diese Informationen helfen dabei, ein Produkt oder einen Dienst rein virtuell und innerhalb kürzester Zeit zu optimieren.

Für den ganzen Lebenszyklus

Der digitale Zwilling kommt keinesfalls nur in der Entwicklung zum Einsatz, sondern "begleitet" ein Produkt über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg. Damit liefert er wertvolle Informationen über die Art und Weise, wie dieses im Alltag genutzt wird. Neben der ständigen Optimierung des Produkts im laufenden Betrieb ermöglicht die Rückkopplung der Nutzungsdaten an den Hersteller - oft auch Digital Thread genannt - wichtige Erkenntnisse für die Entwicklungsabteilung. Dieses Wissen ist zum Beispiel dann hilfreich, wenn es gilt, zukünftige Produkte noch besser an die Bedürfnisse der Nutzer anzupassen.

Welch großes Potenzial in digitalen Zwillingen steckt, verdeutlicht eine Reihe von Beispielen, die bereits von Vorreitern auf diesem Feld umgesetzt wurden. Mackevision, der zu Accenture gehörende Experte für Computer Generated Imagery, entwickelte etwa einen digitalen Zwilling eines Motorblocks für Daimler. Dieses virtuelle Modell, welches allein auf Basis vorhandener Konstruktionsdaten entstand, ermöglicht den Entwicklern, das Verhalten bestimmter Motorteile bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten mit einer enormen Detailtreue zu studieren. Außerdem konnten Ingenieure und Designer beim Autobauer dank des virtuellen Prototypen über Abteilungsgrenzen hinweg viel enger zusammenarbeiten. Zahlreiche Workflows wurden erheblich verschlankt.

Windparks und Stadtplanung

Ein weiteres anschauliches Beispiel liefert GE: Um die Ausbeute in Windparks zu verbessern, entwarf das Unternehmen für jedes Windrad einen digitalen Zwilling, der auf 20 verschiedenen Konfigurationsdaten basiert. Die so im realen Betrieb gesammelten Daten werden über den digitalen Zwilling in Echtzeit ausgewertet, mit den Leistungsdaten der anderen Anlagen im Windpark abgeglichen und daraufhin optimiert. GE geht davon aus, dass die Turbinen so um bis zu 20 Prozent leistungsfähiger werden.

In deutlich größerem Maßstab hat Dassault Systèmes einen digitalen Zwilling umgesetzt. Für den Stadtstaat Singapur - zweifellos ein Vorreiter bei der Anwendung neuer Technologien - hat das Unternehmen ein virtuelles Abbild der gesamten Stadt geschaffen. Was zunächst wie eine einfache 3D-Landkarte aussieht, dient vor allem als großes "Spielfeld" für die Stadtplaner. Der digitale Zwilling hilft der Stadtverwaltung zum Beispiel, die Auswirkungen von Baumaßnahmen auf den Verkehr abzuschätzen oder die zusätzliche Lärmbelastung durch eine neue Hochgeschwindigkeitsstrecke in einzelnen Wohnvierteln sehr genau vorherzusagen.

Neue Geschäftsmodelle

Die genannten Beispiele verdeutlichen vor allem, wie der digitale Zwilling Prozesse in der Produktentwicklung optimiert, mehr Effizienz im Betrieb von Anlagen schafft und die Koordination von Zielkonflikten in komplexen Systemen erleichtert. Das ist für sich genommen schon revolutionär, doch die eigentliche Bedeutung für Unternehmen liegt in den neuen Leistungsversprechen für Kunden, die der digitale Zwilling ermöglicht.

Wer nämlich das Verhalten eines Produkts oder Dienstes im Betrieb virtuell abbilden kann, ist auch in der Lage, es mit Hilfe von simulierten Effekten kontinuierlich zu verbessern. Das wiederum ist die Grundlage für neue datengetriebene Geschäftsmodelle, die ganz konkrete Mehrwerte für ihre Nutzer schaffen: der Motor, der weniger Benzin verbraucht und einen geringeren Verschleiß hat, weil die Leistung stets der Fahrweise und den aktuellen Verkehrsverhältnissen angepasst ist.

Oder der Zug, der niemals zu spät kommt, weil von der Weiche über Passagierströme bis hin zum Triebfahrzeug alles vernetzt und im digitalen Zwilling abgebildet ist. So lässt sich der Einfluss einer Störung oder etwa von schlechten Wetterbedingungen auf das System genau simulieren und der Betrieb darauf hin optimieren. Das wiederum eröffnet ganz neue Möglichkeiten, solche Angebote zu vermarkten: Der Autohersteller verkauft zukünftig nicht mehr Fahrzeuge, sondern gefahrene Kilometer zu einem garantierten Preis. Das Bahnunternehmen vermarktet die Zeitersparnis gegenüber anderen Verkehrsmitteln.

Digitale Services simulieren

Um solche Geschäftsmodelle basierend auf neuen Leistungsversprechen zu schaffen, sind zwei Dinge nötig: erstens, smarte und mit IoT-Sensoren ausgestattete Produkte, die, zweitens, ihre Betriebsdaten an eine digitale Plattform übermitteln. Hier laufen die Daten der verschiedenen digitalen Zwillinge zusammen. Die Plattform simuliert die Auswirkungen durch die Veränderung einzelner Parameter auf das gesamte System und optimiert daraufhin die Leistung des "echten" Produkts.

All das funktioniert nicht nur mit physischen Produkten, sondern auch mit digitalen Services. So ließen sich etwa der Erfolg einer MarketingKampagne oder zum Beispiel die Nachfrage und mögliche Nutzungsszenarien für einen neuen mobilen Bezahldienst simulieren. Schließlich kann ein digitaler Zwilling auch das Kundenverhalten abbilden. Damit lassen sich Prognosen erstellen, wie und in welchen Situationen diese einen neuen Dienst nutzen würden.

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