Wie funktioniert ein digitaler Zwilling?
Die Stärke digitaler Zwillinge liegt in der Verbindung von realen Assets mit realen Daten, damit Sie diese besser visualisieren können. Digitale Zwillinge ermöglichen es funktionsübergreifenden Teams, komplexe Systeme auf interaktive und immersive Weise gemeinsam zu entwerfen, zu entwickeln, zu testen, bereitzustellen und zu betreiben. Sie helfen Unternehmen, die Vergangenheit zu verstehen, aktuelle Bedingungen zu erkennen und zukünftige Probleme zu vermeiden. Sie helfen bei der Entscheidungsfindung durch Einblicke in Vertrieb und Marketing, Analyse, Simulation und Vorhersage.
Image courtesy of Sitowise
Wie erstellt man einen digitalen Zwilling?
Digitale Zwillinge werden erstellt, indem konzeptionelle Modelle (über BIM, CAD oder GIS) importiert oder physische Entitäten in der realen Welt gescannt werden, um sie in Kombination mit Unternehmens- und Internet of Things (IoT)-Daten zu visualisieren und zu analysieren. Ein digitaler Zwilling, der durch Echtzeit-3D, eine Computergrafiktechnologie, die interaktive Inhalte schneller als die menschliche Wahrnehmung erzeugt, unterstützt wird, kann auch mehrere Datenquellen (sowohl Informationen als auch Modelle) kuratieren, organisieren und als naturgetreue, interaktive Visualisierungen präsentieren.
Digitale Zwillinge sind virtuelle Darstellungen der Bewegungen, Kräfte und Interaktionen, die Assets in der physischen Welt durchlaufen können. Auf diese Weise können Nutzer mit dynamischen Inhalten interagieren, die dreidimensional sind und in Echtzeit auf ihre Aktionen reagieren. In dieser virtuellen Umgebung können sie reale Bedingungen, Was-wäre-wenn-Szenarien und alle erdenklichen Umstände effektiv simulieren und die Ergebnisse sofort auf jeder Plattform visualisieren, einschließlich mobiler Geräte, Computer und Augmented-, Mixed- und Virtual-Reality-(AR/MR/VR)-Geräten.
Jeder Einsatz eines digitalen Zwillings ist einzigartig. Die Bereitstellung erfolgt häufig in mehreren Phasen, wobei die Komplexität und die Auswirkungen auf das Unternehmen mit jeder Phase zunehmen. Ein digitaler Zwilling kann von einem 3D-Modell einer Produktkomponente bis hin zu einer präzisen Darstellung eines Netzwerks oder Systems reichen, das so groß ist wie eine Stadt, wobei jede seiner Komponenten dynamisch mit technischen, baulichen und betrieblichen Daten verknüpft ist.
Da Teams über verschiedene Disziplinen und Standorte hinweg komplexe Builds entwerfen, konstruieren, bauen, verkaufen und schließlich betreiben und warten, informieren digitale Zwillinge ihre Entscheidungsfindung in jeder Phase des Lebenszyklus.
Geschichte der Technologie des digitalen Zwillings
Das Konzept, einen digitalen Zwilling zur Untersuchung eines physischen Objekts zu verwenden, wurde erstmals in den 1960er Jahren von der NASA eingeführt. Die NASA hat ihre Raumfahrzeuge auf dem Boden nachgebaut, um die Systeme für Erkundungsmissionen im Weltraum nachzubilden. Diese Technologie wurde vor allem bei der Apollo-13-Mission demonstriert. Dank der vernetzten Zwillinge konnte das Missionskontrollzentrum die Simulationen schnell an die Bedingungen des beschädigten Raumschiffs anpassen und verändern und Strategien entwickeln, um die Astronauten sicher nach Hause zu bringen.
In den frühen 1970er Jahren wurden Großrechner als digitale Zwillingssysteme zur Überwachung großer Anlagen wie Kraftwerke eingesetzt. In den 1980er Jahren kamen 2D-CAD-Systeme wie AutoCAD auf den Markt, mit denen technische Zeichnungen erstellt werden konnten und die es ermöglichten, alles mit dem Computer zu entwerfen. Diese wurden schnell von Millionen von Designern und Ingenieuren angenommen.
In den 2000er Jahren ermöglichte 3D-CAD mit parametrischer Modellierung und Simulation die Konstruktion komplexerer Baugruppen auf intelligentere Weise, z. B. in Form einer Datenbank miteinander verbundener Objekte. Mitte der 2010er Jahre brachten alle führenden 3D-CAD-Anbieter Lösungen mit Cloud-Anbindung auf den Markt, in erster Linie für die Zusammenarbeit und das Projektmanagement und nach und nach auch für das generative Design, obwohl die CAD-Tools nach wie vor desktopbasiert waren.
Heute beginnt das Zeitalter der Echtzeit-3D-gestützten digitalen Zwillinge, die über Dashboards und 3D-Modelle hinausgehen und Daten aus verschiedenen Quellen auf jedem Gerät oder jeder Plattform für eine bessere Zusammenarbeit, Visualisierung und Entscheidungsfindung freigeben.
Vorteile eines digitalen Zwillings
Mit dem Einsatz des digitalen Zwillings erhalten die Kunden sofort einen besseren Zugang zu den Daten. Mit zunehmender Reife des digitalen Zwillings ergeben sich weitere Vorteile wie geringere Wartungskosten, fundiertere Entscheidungen über Prozessänderungen mit großem Einsparungspotenzial sowie Verbesserungen bei der Wartung und betrieblichen Effizienz. Von Anfang an bessere Entwürfe zu haben, zahlt sich über die gesamte Lebensdauer eines Projekts aus, da 80-90 % der Kosten, die während der Produktion, Nutzung und Wartung einer Anlage anfallen, in der Entwurfsphase festgelegt werden.
Der Einsatz digitaler Zwillinge in der Designbranche hat die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen mehreren Nutzern verbessert. Kunden in der Bauphase profitieren von der nahtlosen Zusammenführung von Daten und der Koordination von Gewerken.
Das Sicherheitstraining, die Qualitätssicherung und die Qualitätskontrolle, die mit digitalen Zwillingen möglich sind, haben Unfälle und Fehler in der Baubranche erheblich reduziert. Wenn digitale Zwillingsinitiativen für die Wartung und den Betrieb eingesetzt werden, ergeben sich Vorteile wie optimierte Abläufe, geringere Ausfallzeiten und niedrigere Wartungs- und Personalkosten.
Die Möglichkeit, in Echtzeit mit Daten zu interagieren, verändert die Art und Weise, wie Menschen Entscheidungen über Design, Betrieb und Wartung treffen. Die Möglichkeit, komplexe Vorgänge in Echtzeit-3D zu visualisieren und zu simulieren, hat die Art und Weise, wie Menschen mit ihren Assets interagieren, verändert und damit auch die Art und Weise, wie jeder physische Raum und jede Anlage auf der Welt geschaffen, gebaut und betrieben wird.
Herausforderungen für digitale Zwillinge
Es ist eine Sache, umfangreiche Daten zu sammeln, aber es ist eine ganz andere, sie auf intelligente Weise zu nutzen. Die besten Entscheidungen werden anhand von Daten getroffen, aber Ihre Daten sind nur so gut wie Ihre Fähigkeit, sie zum Leben zu erwecken, um Geschäftsszenarien zu simulieren und vorherzusagen.
Jedes Unternehmen, das eine digitale Transformation durchläuft, läuft Gefahr, in Rohdaten zu ertrinken, bevor es einen Weg gefunden hat, diese zu verarbeiten und zu nutzen. Heutzutage stellt die Erfassung von Rohdaten weniger eine Herausforderung dar als deren Verarbeitung, das Herausfiltern unbrauchbarer Teile, das Kombinieren und die Umwandlung in Informationen, die für den Benutzer im Kontext seiner Anwendung sinnvoll sind.
Die größte Herausforderung besteht darin, die Macht der Informationen freizusetzen. Unternehmens- und IoT-Daten sind in Datenbanken, Tabellenkalkulationen und Modellen (CAD, BIM, GIS) vergraben. Digitale Echtzeit-3D-Zwillinge können diese Daten zum Leben erwecken.
Die Zukunft digitaler Zwillinge
Produkte, Ausrüstung, Fabriken, Gebäude und Städte sind zunehmend nicht mehr nur Dinge in der physischen Welt – sie haben genaue virtuelle Gegenstücke. Auch Menschen haben digitale Zwillinge. Wir werden die nächste Iteration des Internets – und die Vernetzung von Systemen, Geräten und Menschen – im Metaversum über Echtzeit-3D erleben.
Das Metaversum erschließt eine neue Wirtschaft mit unzähligen Möglichkeiten für immersive Erfahrungen in cross-digitalen und hybriden Realitätsräumen, sei es bei der Verwaltung von Anlagenaktualisierungen oder bei der individuellen Gestaltung eines Fahrzeugkaufs.
Digitale Zwillinge in der realen Welt
Informieren Sie sich über die verschiedenen Branchen, die digitale Zwillinge einsetzen, und über die unterschiedlichen Möglichkeiten, mit denen sie ihre Wirkung entfalten.
Intelligente, nachhaltige und sichere Städte entwickeln
Erfahren Sie, wie Sitowise die Infrastruktur und Gebäude neu denkt, um mithilfe von digitalen Zwillingssimulationen sicherere Umgebungen für das tägliche Leben zu schaffen.
Stadtplanung neu denken
Der sich entwickelnde digitale Zwilling von Paris lässt die Stadt in neuem Licht erscheinen und bezieht die Bürger intensiv in die Stadtentwicklung ein.
Vom Gaming zu digitalen Zwillingen
Erfahren Sie, wie Unity seine Echtzeit-3D-Technologie nutzt, um digitale Zwillinge von realen Objekten, Städten und sogar Menschen zu erstellen.
Immersive Visualisierung von Infrastrukturen
Erfahren Sie, wie das südafrikanische Ingenieurbüro Zutari Unity nutzt, um nachhaltige Energielösungen zu entwickeln.
Simulation neuer Krankenzimmer
Mortenson hat einen Weg gefunden, die hohen Kosten und Risiken von AEC-Projekten im medizinischen Bereich zu reduzieren. Erfahren Sie, wie sie interaktive VR einsetzen, um die Krankenhausplanung zu verbessern.
Optimierung von Design und Fertigung
Durch den Einsatz der 3D-Technologie von RestAR konnte das Schuhunternehmen Deckers Brands seinen Fertigungsablauf optimieren und so Zeit, Geld und Ressourcen sparen.
Visualisierung von Konzepten und Ergebnissen in Echtzeit
Volvo Cars verändert die Art und Weise, wie die Automobilindustrie Fahrzeuge entwirft, konstruiert, herstellt und verkauft – mit interaktivem Echtzeit-3D.
Überprüfung von Entwürfen in interaktivem 3D
Durch die Bearbeitung von 3D-Formen mit Technologien wie Unity Reflect Review spart das in Großbritannien ansässige Architekturbüro P+HS Architects wertvolle Zeit.
Kunden mit 3D-Marketing begeistern
Erfahren Sie, wie Arksen sich mit canVERSE zusammengetan hat, um ihr neuestes Meeresforschungsschiff in Echtzeit-3D mit Unity Forma zu präsentieren.
Top applications for digital twins in 2023
Learn how various industries use digital twins and check out inspiring case studies that showcase the real-world impact of this technology in 2023.
The sky is the limit with digital twins
Explore the world of digital twins, powered by Unity. See how to extract better value from your digital data, and gain improvements across the product lifecycle. Increase revenue, improve training programs, decrease machinery downtime, drive better remote collaboration, train autonomous devices, and more. Watch the video to discover the endless possibilities.
FAQ
Zu den Branchen, die den größten Erfolg und das größte Potenzial für den Einsatz des digitalen Zwillings aufweisen, gehören unter anderem die Fertigungsindustrie, die Automobilindustrie, das Ingenieur- und Bauwesen, die Architektur, die Energieerzeugung, die Simulationsschulung, die Gesundheitsdienste und die Stadtplanung.
A digital twin is different from a simulation because it can ingest and visualize an array of information and models that enable more complex, true-to-life simulations. Closing this “simulation-to-real” gap provides greater confidence that physical things will work as designed in the real world.
The process of developing a digital twin and simulating with it is an iterative process. First teams need to import or create the digital assets necessary to create a digital twin (objects, models, environments, sensors, etc.), and then define the variables and actions of the assets and agents for the desired simulation scenario(s) (e.g., physics, controllers, behavior models, sensors, environment layout, etc.). Insights from the simulations can help inform decisions around product development and/or operations.
Digitale Zwillinge haben die Art und Weise verändert, wie Produkte entworfen, hergestellt, verwendet und gewartet werden. Initiativen für den digitalen Zwilling machen angereicherte Daten zugänglich, die als Entscheidungsgrundlage für wichtige Ergebnisse wie Sicherheit, Nachhaltigkeit, effektiven Betrieb, optimale Anlagennutzung sowie Produktivitäts- und Umsatzsteigerung dienen.
Das Accelerate Solutions Team von Unity kann helfen. Accelerate Solutions besteht aus sachkundigen Ingenieuren, Branchenexperten und Lösungsarchitekten und kann mit Ihnen zusammen die digitale Transformation Ihres Unternehmens planen und durchführen und eine funktionierende Infrastruktur hinterlassen, die Ihr Team verwalten kann.