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Smarte Simulation der Wirklichkeit: Digital Twins

Gehört dem digitalen Zwilling die Zukunft?

17. November 2020Bastian Herrlich

Digital  Twins sind mehr als visuelle Nachbildungen von Maschinen, Gebäuden oder Anlagen. Das Konzept Digital Twin zählt bereits heute zu einem der bedeutsamsten Ansätze, um digitale Informationen ohne Bruch in Echtzeit zu orchestrieren. Innerhalb großer Konzerne etablieren sich z.B. Schulungen in virtuellen Realitäten. Die Logistik beginnt gerade, die Kommissionierung via Digital Twin zu optimieren. Gehört dem digitalen Zwilling damit die Zukunft?

So funktioniert der Twin

Blaue und pinke Neonröhren, die auf pfeilförmig aufeinander zulaufen

Genaugenommen  sind Digitale Zwillinge (Digital Twins) keine eigenständige Innovation, sondern die intelligente Anwendung wichtiger Treibertechnologien wie Internet of Things (IoT), 5G-Netzwerktechnologie, künstlicher Intelligenz (KI) und Virtual Reality (VR) auf große Informationsmengen aus internen und externen Datenquellen. Mit smarten Digital-Twin-Anwendungen lassen sich reale Abläufe und Prozesse visuell besser verstehen und optimieren, ohne in die Realität eingreifen zu müssen. Weil die Kosten für Schlüsseltechnologien sinken, werden Digital-Twin-Technologien der breiten Masse an Unternehmen zugänglich. Neben dem Technologie-Mix gehören für den digitalen Zwilling noch drei weitere Punkte zur Definition:

  1. Ein digitaler Zwilling repräsentiert bestehende oder geplante Objekte, wie z.B. Gebäude oder Fahrzeuge, 1:1 in einer digitalen Umgebung als realistisch visualisiertes 3D-Modell.
  2. Der digitale Zwilling führt Schritt für Schritt alle relevanten realen Daten für ein Objekt oder einen Prozess zusammen und wird auf diese Weise zur zentralen Daten- und Kollaborationsschnittstelle für alle Beteiligten.
  3. Der digitale Zwilling bildet einen durchgängigen Informationsfluss über den gesamten Lebenszyklus von Objekten ab.

Digital Twin – Einsatz in der Logistik

Logistikdienstleister erschließen sich derzeit die Potenziale der Digital Twin Technologie. Entlang der gesamten Wertschöpfungskette managen sie mit diesem Konzept erste Containerflotten, überwachen mit Sensoren ihre Transporte oder gestalten ihre Logistiksysteme. Die Anwendung von digitalen Zwillingen in der Logistik ist vielfältig. In Verbindung mit IoT lassen sich Zustände von vernetzten Maschinen und Verfügbarkeiten von Waren und Rohstoffen überwachen und erfassen. Logistikzentren lassen sich sowohl datenseitig als auch visuell in einem 3D-Modell abbilden und mit Bestands- und Betriebsdaten der realen Welt verknüpfen. Mit Hilfe von „Machine Learning (ML)“ können ergänzend Muster erkannt und Vorhersagen sowie autonome Entscheidungen über Lagerbestände und Lieferungen getroffen werden. Welches Potenzial solche Simulationen auf den laufenden Betrieb haben, zeigen Beispiele aus dem Einzelhandel. Dort nimmt die Anzahl der Warenlieferungen kontinuierlich zu und Sortimente werden breiter und tiefer. Dieser Entwicklung kann mit der Errichtung neuer Logistik- und Verteilzentren begegnet werden und/oder mit Digital Twins.

Viel Potenzial für weitere Optimierungen 

Aber: noch ist der Einsatz von Digital Twins nicht selbstverständlich. Laut einer aktuellen Studie der DB zum Thema Digital Twins ist davon auszugehen, dass weniger als 3% der Unternehmen weltweit die Chancen, die die  digitalen Abbilder bieten, für sich ganzheitlich erfasst und in einem gewissen Reifegrad umgesetzt haben. Wer sich heute schon mit dem Thema intensiv befasst, gehört insbesondere in Deutschland zu den „First Movern“ und kann sich neue Geschäftsmodelle erschließen.

Im Zentrum einer innovativen Logistikstruktur könnten digitale Modelle von Filialen und Logistikzentren stehen, die innerhalb eines Ökosystem interagieren. Der Filial-Zwilling bekommt z.B. die Aufgabe, die Regalinfrastruktur und die individuellen Artikelplatzierungen digital abzubilden. So wird der digitale Zwilling zukünftig zur Grundlage einer intelligenten Kommissionierung, die auf die individuelle Regalinfrastruktur und den Warenbestand einer Filiale und damit des realen Zwillings abgestimmt ist. Ausgestattet mit mobilen Devices wären Mitarbeiter in der Lage, Laufwege zum Befüllen der Regale zu optimieren. So könnte die Warenversorgung der stationären Märkte hinsichtlich Verfügbarkeit und Effizienz optimiert werden. Dieses Beispiel zeigt die Potenziale und zugleich das Zusammenspiel verschiedener Technologien und Informationsquellen. 

Mit der Orchestrierung dieser wichtigen Treibertechnologien beschäftigt sich das Digital Twin Tribe von T-Systems innerhalb der neuen Einheit „Digital Enabler“. Die Experten stellen Partnern wie Kunden ihre Lösungskompetenz zur Verfügung.  

Virtuelle Trainings: der Zwilling als Basis

Eine Frau testet ein Virtual-Reality-Headset

Aus der aktuellen Corona-Situation lässt sich nicht automatisch eine höhere Relevanz für virtuelles Training oder Trainingssimulationen in virtueller Realität ableiten. Jedoch hat sich die Wirksamkeit digitaler Lern- und Trainingsformen für verschiedene Industrien, Unternehmensbereiche und Themen manifestiert. Bereits vor der Corona-Pandemie gehörten verteilte Teams, Homeoffice und klassisches E-Learning zum Portfolio moderner Organisationen. Diese Entwicklungen hat Covid-19 noch beschleunigt. Aus technischen Spielereien einer adaptierfreudigen Zielgruppe mit viel Pioniergeist werden zunehmend wichtige Instrumente der digitalen Mensch-zu-Mensch-Interaktion.

Besonders Virtual Reality gewinnt im Zusammenhang mit virtuellen bzw. online-basierten Trainings eine relevante Bedeutung. Die Pluspunkte der Technologie: eine optimale Interaktionsgestaltung, die Darstellung der Inhalt ist sehr realistisch und VR-Trainings überzeugen mit ihrer Nutzerfreundlichkeit und sind einfach zu bedienen. Der häufig spielerische Charakter einer VR-Trainingsanwendung fördert dabei nachweislich die intrinsische Motivation. Lernende nehmen Inhalte schneller und nachhaltiger auf, komplizierte Zusammenhänge können sie besser verstehen. Der spielerische Charakter lässt sich nicht allein auf das Visuelle, respektive den Einsatz von Game Engines, zurückführen. Diese bieten lediglich die technische Grundlage. Vielmehr basieren die Trainingsmechanismen auf fundierten Forschungsansätzen, die sich unter dem Begriff „Serious Games Engineering" zusammenfassen lassen. Immanent ist den VR-Technologien zudem die sogenannte „Immersivität“. Anwender interagieren mit der virtuellen Umgebung in Echtzeit, nehmen sie als äußerst real wahr. Die Nutzer tauchen also in die Scheinwelt ein.

Bei der Umsetzung von virtuellen Trainings setzt T-Systems auf starke Partner, deren Tools sich nahtlos in die eigene Entwicklungsumgebung integrieren lassen. Auf diese Weise lassen sich virtuelle Trainings einfach und schnell erstellen, auf die Bedürfnisse der Lernenden anpassen und gezielt bereitstellen.

Fazit: Das Metaversum kommt!

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die starke Verbindung mit Schlüsseltechnologien wie IoT, KI, 5G und VR den Digital Twin zu einem der wichtigsten Innovationstreiber der nächsten fünf Jahre qualifiziert. Auf die Frage, ob dem digitalen Zwilling die Zukunft gehört, lässt sich daher selbstbewusst antworten: das Metaversum kommt! Denn die digitale Parallelwelt mit dem Digital Twin wird zu einem wichtigen Baustein, um sich in dieser Welt zurechtzufinden. Der digitale Zwilling wird zu einem entscheidenden Instrument, mit dem wir das eigene Geschäft weiterentwickeln und ein nachhaltiges Leben in der realen Welt fördern können.

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Bastian Herrlich

PU Digital Solution / Digital Enabler / Emerging Technologies / Tribe Digital Twin, T-Systems

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