Digitaler Zwilling Quo vadis?

Jonathan Masior ist Ingenieur im Bereich Advanced Systems Engineering am Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart. Er erarbeitet Transformationskonzepte, um kleine, mittelständische und große Unternehmen zu befähigen die komplexen Produkte von morgen umzusetzen.

Wie definieren Sie Digitale Zwillinge?

Die Vorstellungen von Digitalen Zwillingen (DZ) gehen immer noch auseinander. Übereinstimmend kann man sagen, dass der digitale Zwilling eine von einem Mastermodell abgeleitete Instanz ist, die eine ganz individuelle Konfiguration hat und fest mit dem realen Objekt verbunden ist, den der Zwilling repräsentiert. Die Herausforderung bei den kommenden Technologien in der Systementwicklung ist ihre Komplexität, z.B. durch flexible, dynamische Vernetzung von Systemen. In vielen Köpfen (vor allem Ingenieuren) entsteht das Bild eines CAD-Modells, aber es sind auch Verhaltensmodelle oder Datensätze, die sowohl während der Fertigung als auch während des Betriebes gesammelt wurden. Manche sehen in DZ sogar eine bidirektionale Schnittstelle, über die man Maschinen steuern kann. Digtiale Zwillinge helfen also Transparenz herzustellen, autonome Systeme zu fördern und Entscheidungen in allen Lebenszyklusphasen zu treffen.

Was muss geschehen, damit sie sich im Industrial Engineering weiter durchsetzen? Wo sehen Sie aktuell noch Hürden?

Damit Digitale Zwillinge überhaupt ermöglicht werden, muss zuerst die digitale Durchgängigkeit in einem Unternehmen erreicht werden. Das bedeutet, dass auf jeden Wertschöpfungsschritt digital zugegriffen werden und jegliche Eingangsdokumente, Entwicklungsergebnisse und Produktmodelle virtuell statt Dokumentenbasiert vorhanden sind.

Je nach Anwendung, z.B. zur Darstellung des Verhaltensmodells einer Maschine, müssen die Maschinendaten überhaupt bereitgestellt werden. Interessant werden DZ, wenn man sie im Kontext ihres Einsatzes darstellt, d.h. als Teil eines übergeordneten Systems. Eine Produktionsstraße besteht dann aus vielen DZ. Da ist die Herausforderung die Integration der (Daten-)Modelle zu schaffen.

Und umgekehrt gefragt: Wo sehen Sie die größten Potentiale für die Zukunft?

Das modell-basierte Denken und virtuelle Produkte findet man in vielen Abschnitten der Produktentstehung, z.B. in der Produktdatenverwaltung oder Simulation. Ein großes Potenzial bietet diese Modelle zu verbinden und somit Automatisierung, Transparenz und Durchgängigkeit zu schaffen. Produkte könnten dann automatisch konfiguriert werden. Zwei der ersten Anwendungsfälle waren Condition Monitoring und Predictive Maintenance. Auch hier wurden die technologischen Potenziale und Märkte noch nicht erreicht. Ich denke „Digitaler Zwilling“ ist ein Begriff, der auf einen viel größeren Raum von modellbasierten Vernetzungs-, Automatisierungs-, Daten- und Steuerungstechnologien hinweist.