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.
Examples of Digital Twins
The following examples are organized by industries that employ digital twins the most.
Digital Twins in Transportation
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.
Energy and Digital Twins
Generating hydroelectric power requires expensive water turbines. Manufacturers use digital twins to monitor the health of their turbines to determine optimal service schedules and opportunities for design changes to increase efficiency. Wind turbines are both expensive and difficult to maintain once deployed. Digital twins monitor wind speeds and their impact on the turbine. The turbine blades can be adjusted to maintain safety margins if components get close to their designed limitations. Taking wind turbines offline and hoisting teams to service them is expensive, so digital twins can extend the time between service intervals.
Use of Digital Twins in Healthcare
Healthcare has become increasingly data intensive. Expensive instruments such as MRI and CT scanners need to be highly available, so manufacturers use digital twin technology to increase the reliability of these instruments. Constant telemetry from machines allows manufacturers to minimize service windows and enable constant diagnosis.
Aerospace & Digital Twins
NASA pioneered digital twins during the Apollo missions when it maintained copies of physical and digital hardware on Earth and fed real-time telemetry from their twins during missions. This allowed engineers on Earth to troubleshoot issues and provide astronauts with critical workarounds.
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.
Construction
Buildings and bridges endure constant impacts from the weather and users of the structure. Strain gauges measure forces on the structure to predict failures so proactive maintenance can keep them safe.
Manufacturing & Digital Twins
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 & Digital Twins
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.
Types of Digital Twins
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.
What are the Benefits of a Digital Twin?
Zu den Vorteilen der digitalen Zwillinge gehören:
- Digital Twins gives companies a deeper understanding of their operations, which they can apply to improve efficiency and resiliency.
- Products are improved using the insight gained from how they operate in customer environments. New versions become more reliable and maintainable as they adopt new features driven by data and analytics gathered from digital twins.
- Increased customer satisfaction results from investments in digital twin technology as the visualized data increases uptime and allows for more proactive maintenance. Sensor data reduces the need for visual inspections so service intervals can be extended.
- Greater instrumentation increases observability and provides sufficient data points to run predictive algorithms with machine learning models to discover anomalies that can be overlooked using dashboards alone.
Embedding Data Management and 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
Actian Data Intelligence Platform is purpose-built to help organizations unify, manage, and understand their data across hybrid environments. It brings together metadata management, governance, lineage, quality monitoring, and automation in a single platform. This enables teams to see where data comes from, how it’s used, and whether it meets internal and external requirements.
Through its centralized interface, Actian supports real-time insight into data structures and flows, making it easier to apply policies, resolve issues, and collaborate across departments. The platform also helps connect data to business context, enabling teams to use data more effectively and responsibly. Actian’s platform is designed to scale with evolving data ecosystems, supporting consistent, intelligent, and secure data use across the enterprise. Request your personalized demo.
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.
