Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Abbild eines hochwertigen und komplexen physischen Systems, das Echtzeitdaten zur Verbesserung der Verfügbarkeit, des Wartungsbetriebs und des Produktdesigns nutzt. Hochkomplexe und teure Systeme wie Wasserturbinen für die Stromerzeugung, Flugzeugtriebwerke und Raketentriebwerke nutzen häufig die Technologie des digitalen Zwillings.
Warum sind digitale Zwillinge wichtig?
Digitale Zwillinge ermöglichen es Konstrukteuren und Ingenieuren, komplexe Maschinen im Betrieb zu beobachten. Sensordaten zeigen die Auswirkungen der Arbeitsumgebung auf und heben innere Spannungen in Echtzeit hervor. Dies ist wichtig, um Entwürfe auf der Grundlage tatsächlicher Daten zu verfeinern und Ausfälle durch ein tieferes Verständnis des physischen Betriebssystems vorherzusagen. Eine proaktive Überwachung beugt potenziellen Ausfällen vor, erhöht die Kundenzufriedenheit, fördert die Wiederholung von Aufträgen, senkt die Wartungskosten und steigert den Umsatz. Indem man Schwachstellen in zukünftigen Produktiterationen ausschließt, kann die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) verlängert werden, und die Garantiezeiten können länger sein, was einen Wettbewerbsvorteil schafft und den Kundennutzen erhöht.
Beispiele für digitale Zwillinge
Die folgenden Beispiele sind nach den Branchen geordnet, in denen digitale Zwillinge am häufigsten zum Einsatz kommen.
Digitale Zwillinge im Verkehrswesen
Unternehmen wie GE und Boeing setzen digitale Zwillinge ein, um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit ihrer Flugzeug- und Diesellokomotivmotoren zu erhöhen. Digitale Zwillinge enthalten Sensoren für Temperatur, Kraftstoffverbrauch, Drehzahl und Leistung. Wenn der Wirkungsgrad des Motors sinkt, kann der digitale Zwilling auf mögliche Ausfälle und zu überprüfende Teile hinweisen.
Energie und digitale Zwillinge
Die Erzeugung von Wasserkraft erfordert teure Wasserturbinen. Hersteller nutzen digitale Zwillinge, um den Zustand ihrer Turbinen zu überwachen und so optimale Wartungspläne sowie Möglichkeiten für Konstruktionsänderungen zur Steigerung der Effizienz zu ermitteln. Windkraftanlagen sind teuer und nach ihrer Inbetriebnahme schwer zu warten. Digitale Zwillinge überwachen die Windgeschwindigkeiten und deren Auswirkungen auf die Turbine. Die Turbinenblätter können angepasst werden, um Sicherheitsmargen aufrechtzuerhalten, falls Komponenten sich ihren Auslegungsgrenzen nähern. Das Abschalten von Windkraftanlagen und das Hineinbeförderung von Wartungsteams ist kostspielig, daher können digitale Zwillinge die Zeit zwischen den Wartungsintervallen verlängern.
Einsatz digitaler Zwillinge im Gesundheitswesen
Das Gesundheitswesen wird immer datenintensiver. Teure Geräte wie MRT- und CT-Scanner müssen jederzeit einsatzbereit sein, weshalb Hersteller die Digital-Twin-Technologie einsetzen, um die Zuverlässigkeit dieser Geräte zu erhöhen. Durch die kontinuierliche Fernüberwachung der Geräte können Hersteller Wartungsfenster minimieren und eine ständige Diagnose ermöglichen.
Luft- und Raumfahrt & Digitale Zwillinge
Die NASA leistete bereits während der Apollo-Missionen Pionierarbeit im Bereich der digitalen Zwillinge, indem sie auf der Erde Kopien der physischen und digitalen Hardware vorhielt und während der Missionen Echtzeit-Telemetriedaten von diesen Zwillingen empfing. Dies ermöglichte es den Ingenieuren auf der Erde, Probleme zu beheben und den Astronauten wichtige Ausweichlösungen zu liefern.
SpaceX nutzt digitale Zwillinge in großem Umfang , insbesondere für seine Raptor-Triebwerke, die im Betrieb enormen Kräften ausgesetzt sind. Diese Daten werden verwendet, um Ausfälle zu vermeiden und Leistungsparameter zu analysieren, die zu verbesserten Konstruktionen führen.
Bauwesen
Gebäude und Brücken sind ständigen Belastungen durch Witterungseinflüsse und die Nutzer der Bauwerke ausgesetzt. Dehnungsmessstreifen erfassen die auf das Bauwerk einwirkenden Kräfte, um mögliche Schäden frühzeitig zu erkennen, sodass durch vorausschauende Instandhaltung die Sicherheit gewährleistet werden kann.
Fertigung und digitale Zwillinge
Der Produktionsprozess nutzt digitale Zwillinge sowohl auf der Mikroebene zur Überwachung der Produktqualität während der Herstellung der Waren als auch auf der Makroebene zur Verbesserung der Zykluszeiten und des Durchsatzes.
Motorsport & Digitale Zwillinge
Formel-1-Rennwagen sind komplexe Maschinen, die viel Tuning erfordern, um Rennen zu gewinnen. Digitale Zwillinge ermöglichen es den Mechanikern, die Drosselklappenreaktion, die Aufhängungsdämpfung und die Aerodynamik feinabstimmen , um Geschwindigkeit und Handling zu optimieren.
Arten von digitalen Zwillingen
Ein digitaler Zwilling kann sich auf eine einzelne Komponente konzentrieren, z. B. auf das Getriebe eines Formel-1-Rennwagens. Ein digitaler Zwilling kann auch auf der Ebene der Anlagen arbeiten, z. B. auf der Ebene des Motors und des Getriebes. Ein digitaler Zwilling auf Systemebene wäre das gesamte Auto.
Was sind die Vorteile eines Digital Twin?
Zu den Vorteilen der digitalen Zwillinge gehören:
- Digital Twins verschaffen Unternehmen ein tieferes Verständnis ihrer Betriebsabläufe, das sie zur Steigerung der Effizienz und Widerstandsfähigkeit nutzen können.
- Die Produkte werden anhand der Erkenntnis verbessert, die aus ihrer Funktionsweise in den Kundenumgebungen Erkenntnis . Neue Versionen werden zuverlässiger und wartungsfreundlicher, da sie neue Funktionen enthalten, die auf Daten und Analysen basieren, die aus digitalen Zwillingen gewonnen werden.
- Investitionen in die Digital-Twin-Technologie führen zu einer höheren Kundenzufriedenheit, da die visualisierten Daten die Betriebszeit verlängern und eine proaktivere Wartung ermöglichen. Dank der Sensordaten sind Sichtprüfungen seltener erforderlich, sodass die Wartungsintervalle verlängert werden können.
- Eine umfassendere Instrumentierung verbessert Beobachtbarkeit liefert genügend Datenpunkte, um prädiktive Algorithmen mit Maschinelles Lernen auszuführen und so Anomalien aufzudecken, die bei der alleinigen Verwendung von Dashboards übersehen werden könnten.
Integration von Datenmanagement Digital Twins
Eine der Herausforderungen beim Einsatz digitaler Zwillinge ist die Bewältigung der von ihnen erzeugten Datenmengen, die Netzwerke und Server überfordern können. Traditionell werden Sensordaten lokal in flachen Dateien gespeichert, was einen hohen Verwaltungsaufwand bedeuten kann. eingebettet Datenmanager wie Actian Zen bieten eine Alternative zu flachen Dateien mit geringem Platzbedarf und ohne Verwaltungsaufwand. Actian Zen kann Daten von mehreren Sensoren filtern und zusammenführen, so dass die Datenmenge, die an den digitalen Zwilling gesendet wird, rationalisiert wird, um die Netzwerkbelastung zu reduzieren.
Actian und Datenmanagement von Digital Twins
DieActianData Intelligence Platformwurde speziell entwickelt, um Unternehmen dabei zu unterstützen, ihre Daten in hybriden Umgebungen zu vereinheitlichen, verwalten und zu verstehen. Sie vereint Metadaten , Governance, Datenherkunft, Qualitätsüberwachung und Automatisierung auf einer einzigen Plattform. So können Teams nachvollziehen, woher Daten stammen, wie sie genutzt werden und ob sie internen und externen Anforderungen entsprechen.
Über seine zentralisierte Schnittstelle ermöglicht Actian Erkenntnis Datenstrukturen und -flüsse, wodurch die Umsetzung von Richtlinien, die Behebung von Problemen und die abteilungsübergreifende Zusammenarbeit vereinfacht werden. Die Plattform hilft zudem dabei, Daten mit dem geschäftlichen Kontext zu verknüpfen, sodass Teams Daten effektiver und verantwortungsbewusster nutzen können. Die Plattform von Actian ist darauf ausgelegt, mit sich entwickelnden Datenökosystemen mitzuwachsen und eine konsistente, intelligente und sichere Datennutzung im gesamten Unternehmen zu unterstützen.Fordern Sie Ihre persönliche Demo an.
FAQ
Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Nachbildung eines hochwertigen und komplexen physischen Systems, die Echtzeitdaten nutzt, um die Verfügbarkeit, die Wartungsabläufe und das Produktdesign zu verbessern.
Mithilfe von digitalen Zwillingen können Konstrukteure und Ingenieure komplexe Maschinen im Betrieb beobachten, indem sie Sensordaten nutzen, die in Echtzeit Aufschluss über die Auswirkungen der Umgebung und interne Belastungen geben. Dies trägt dazu bei, Konstruktionen zu optimieren, Ausfälle vorherzusagen und Wartungskosten zu senken.
Digitale Zwillinge kommen in den Bereichen Verkehr (Flugzeug- und Lokomotivmotoren), Energie (Wasser- und Windkraftanlagen), Gesundheitswesen (MRT- und CT-Scanner), Luft- und Raumfahrt (Raketentriebwerke), Bauwesen (Gebäude und Brücken), Fertigung sowie im Motorsport zum Einsatz.
Zu den Vorteilen zählen ein tieferes Verständnis der Betriebsabläufe, eine verbesserte Produktzuverlässigkeit, eine höhere Kundenzufriedenheit durch proaktive Wartung, verlängerte Wartungsintervalle sowie Beobachtbarkeit verbesserte Beobachtbarkeit prädiktive Algorithmen und Maschinelles Lernen .
Digitale Zwillinge können sich auf eine einzelne Komponente (wie ein Getriebe) konzentrieren, auf der Ebene der Anlage (Motor und Getriebe zusammen) oder auf der Systemebene (ein gesamtes Fahrzeug) eingesetzt werden.
Digitale Zwillinge überwachen Sensordaten, um festzustellen, wann die Effizienz nachlässt oder Komponenten an ihre Auslegungsgrenzen stoßen. Dies ermöglicht eine vorausschauende Wartung, die potenzielle Ausfälle verhindert und die Wartungsintervalle verlängert.
Digitale Zwillinge erzeugen große Datenmengen, die Netzwerke und Server überlasten können, sodass eingebettet wie Actian Zen erforderlich sind, um Sensordaten zu filtern und zusammenzuführen und so die Netzwerküberlastung zu verringern.
