Was ist ein digitaler Zwilling?

Was ist ein digitaler Zwilling?

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.

Beispiele für digitale Zwillinge

Die folgenden Beispiele sind nach Branchen geordnet, die digitale Zwillinge am häufigsten einsetzen.

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 Strom aus Wasserkraft erfordert teure Wasserturbinen. Die Hersteller verwenden digitale Zwillinge zur Überwachung des Zustands ihrer Turbinen, um optimale Wartungspläne und Möglichkeiten für Konstruktionsänderungen zur Steigerung der Effizienz zu ermitteln. Windturbinen sind sowohl teuer als auch schwierig zu warten, wenn sie einmal in Betrieb sind. Digitale Zwillinge überwachen die Windgeschwindigkeiten und ihre Auswirkungen auf die Turbine. Die Turbinenblätter können angepasst werden, um die Sicherheitsspannen zu wahren, wenn die Komponenten an ihre Grenzen stoßen. Es ist teuer, Windturbinen vom Netz zu nehmen und Teams zur Wartung heranzuziehen, daher können digitale Zwillinge die Zeit zwischen den Wartungsintervallen verlängern.

Einsatz von digitalen Zwillingen im Gesundheitswesen

Das Gesundheitswesen ist zunehmend datenintensiv geworden. Teure Geräte wie MRT- und CT-Scanner müssen hochverfügbar sein, weshalb die Hersteller die Technologie des digitalen Zwillings einsetzen, um die Zuverlässigkeit dieser Geräte zu erhöhen. Die ständige Telemetrie der Geräte ermöglicht es den Herstellern, die Servicefenster zu minimieren und eine konstante Diagnose zu ermöglichen.

Luft- und Raumfahrt & Digitale Zwillinge

Die NASA leistete während der Apollo-Missionen Pionierarbeit, als sie Kopien physischer und digitaler Hardware auf der Erde unterhielt und während der Missionen Echtzeit-Telemetrie von ihren Zwillingen einspeiste. Auf diese Weise konnten die Ingenieure auf der Erde Probleme beheben und den Astronauten wichtige Ausweichmöglichkeiten bieten.

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 Witterungseinflüssen und Belastungen durch die Nutzer der Konstruktion ausgesetzt. Dehnungsmessstreifen messen die auf das Bauwerk einwirkenden Kräfte, um Ausfälle vorherzusagen, so dass eine proaktive Wartung die Sicherheit gewährleisten kann.

Fertigung & 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 und digitale Zwillinge

Formel-1-Rennwagen sind komplexe Maschinen, die viel Tuning benötigen, 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 digitalen Zwillings?

Zu den Vorteilen der digitalen Zwillinge gehören:

• Mit Digital Twins erhalten Unternehmen ein tieferes Verständnis ihrer Abläufe, das sie zur Verbesserung von Effizienz und Widerstandsfähigkeit einsetzen können.
• Die Produkte werden anhand der Erkenntnis , die aus dem Betrieb in Kundenumgebungen gewonnen werden, verbessert. Neue Versionen werden zuverlässiger und wartungsfreundlicher, da sie neue Funktionen enthalten, die auf Daten und Analysen aus digitalen Zwillingen basieren.
• Investitionen in die digitale Zwillingstechnologie führen zu einer höheren Kundenzufriedenheit, da die visualisierten Daten die Betriebszeit erhöhen und eine proaktivere Wartung ermöglichen. Sensordaten reduzieren den Bedarf an visuellen Inspektionen, sodass die Wartungsintervalle verlängert werden können.
• Eine stärkere Instrumentierung erhöht die Beobachtbarkeit und liefert genügend Datenpunkte, um mit Modellen des Maschinelles Lernen Vorhersagealgorithmen auszuführen und Anomalien zu entdecken, die mit Dashboards allein übersehen werden können.

Einbindung von Datenmanagement und digitalen Zwillingen

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

Die Actian Data Platform ist eine hoch skalierbar Analyseplattform mit einem reichhaltigen Funktionsumfang, die für die Aufnahme, Organisation, Analyse und Veröffentlichung von Daten entwickelt wurde. Die Funktionen in der Actian Data Platform können gestreamte Daten von Sensoren in digitalen Zwillingen sammeln, speichern und zur Exploration mit Visualisierungs- und Analysetools veröffentlichen.