Digital Twin – was bringt der digitale Zwilling und wie wird er in der Praxis eingesetzt?

Entdecken Sie mit digitalen Zwillingen den technologischen Fortschritt in der Produktentwicklung. Dassault Systèmes ist Ihr Wegbereiter für die digitale Transformation

Was ist ein Digital Twin?

Eine einheitliche Definition des Digital Twin ist eine Herausforderung. Je nachdem, wie digitale Zwillinge eingesetzt und welche Potenziale genutzt werden, kann auch die Definition variieren.

Das Gartner Wirtschaftslexikon vertritt folgende Digital Twin Definition: Ein digitaler Zwilling ist eine digitale Darstellung einer realen Einheit oder eines realen Systems. Die Implementierung eines Digital Twins ist ein Softwaremodell, das ein physisches Objekt widerspiegelt. Daten aus mehreren Digital Twins können für eine zusammengesetzte Ansicht vereint werden.

Wir haben über 250 Ingenieure und Ingenieurinnen gefragt: Was ist ein digitaler Zwilling? Wie definieren Sie in Ihrem Unternehmen und Ihrer Branche den Digital Twin?

In der Studie zeigt sich, dass es unter Experten keine eindeutige Digital Twin Definition gibt. Die Digital Twin Technologie ist nicht weit genug fortgeschritten und vereinheitlicht, um eine einzige, allgemeingültige Definition zu liefern. Je nach Branche und technologischem Einsatz des digitalen Zwillings unterscheidet sich auch das Verständnis. 

Für manche Digital Twin Anwendungen lautet die Definition einfach “ein 3D Modell”, während andere Unternehmen vielfältige Möglichkeiten des digitalen Zwillings nutzen. In diesem Fall passt die Definition eines vollständigen Modells, das das gesamte Verhalten eines Produktes simulieren kann, besser. Wir verstehen den digitalen Zwilling als virtuellen Zwilling, der es einem Unternehmen ermöglicht detailliert die gesamte Umgebung von einem Produkt oder Dienstleistung visualisieren, modellieren und simulieren kann.

Wie wird ein Digital Twin in der Fertigung eingesetzt?

Mit steigender Nachfrage der Verbraucher nach personalisierten Produkten und Erlebnissen stehen Hersteller ständig unter Druck, sich anzupassen, während sie gleichzeitig die Betriebskosten im Griff behalten müssen. Eine digitale Fertigung mit hilfe eines Digital Twins beschleunigt Innovationsprozesse, indem er neue Produkte, Anlagen und Produktionsmethoden digital testet, ohne dabei von konventionellen Grenzen eingeschränkt zu sein. Zugleich gewährleistet ein Digital Twin die gesetzlichen Auflagen, um die Sicherheit von Produkten und betrieblichen Abläufen zu gewährleisten.

Sieben Möglichkeiten, wie Digital Twin die Fertigung begünstigen kann:

Unbegrenzte Simulation
Kontinuierliche Verbesserung (Organisation, Prozess...)
• Verbesserung der Arbeitsbedingungen
• Mehr Agilität
Globale Zusammenarbeit
Integration von IIoT (Industrial Internet of Things)
• Hersteller von Produktionsdaten
Wissensbewahrung

Der Einsatz des Digital Twin eröffnet Chancen in sämtlichen Phasen der Fertigungsorganisation und -prozesse; von der Planung von Anlagen, Prozessen und Fertigung bis hin zur tatsächlichen Produktion. Diese Herangehensweise beginnt ausschließlich in der  virtuellen Welt und sobald die Produktion gestartet ist, werden Daten rückgeführt, um ein System kontinuierlicher Verbesserungen in sämtlichen Bereichen der Fertigungsprozesse zu etablieren.

Digital Twin: Vorteile für die Produktentwicklung

Dassault Systèmes hat die Relevanz digitaler Modelle in der Produktentwicklung und anderen Unternehmensprozessen schon mit der Firmengründung vor über 40 Jahren erkannt. Virtuelle Darstellungen bieten unglaubliche Möglichkeiten, die weit über die Grenzen der realen Welt hinausgehen.

Bild Kostenreduktion Frau und Mann beim telefonieren

Kostenreduktion mit dem Digital Twin

Unternehmen, die einen digitalen Zwilling erstellen, um die Produktentwicklung voranzubringen, sparen sich die teure Entwicklung und Produktion realer Prototypen. In der Entwicklung neuer Produkte und Systeme ist es normal, zahlreiche unausgereifte Entwicklungsstufen zu durchlaufen. Je komplexer ein System, desto wichtiger sind zahlreiche Tests. Nur so kann das Zusammenspiel sämtlicher Komponenten untereinander und mit der Umwelt getestet werden

Das bedeutet auch, dass bei komplexen Systemen die Kosten zum Prüfen der Funktionalität ansteigen. Je mehr Einzelteile als reales Objekt hergestellt werden müssen, desto aufwendiger der Prozess. Denn die Herstellung realer Prototypen kostet nicht nur Geld. Auch ein großer Zeitaufwand wird für Antrag, Produktion und Lieferung der Prototypen aufgewendet.

Wenn die Entwicklungsabteilung stattdessen digitale Zwillinge erstellt, fallen all diese Kosten weg.
Ein Digital Twin ermöglicht nämlich nicht nur die virtuelle Darstellung des Objekts. Auch das Verhalten in der realen Umgebung kann mit Hilfe von Software simuliert werden.

Effizientere Entwicklungsprozesse

Effizientere Entwicklungsprozesse

Mit einer Digital Twin Simulation können zahlreiche Umgebungen in kürzester Zeit simuliert werden. So erfahren Entwickler sofort, in welchen Situationen ein System im Einsatz möglicherweise versagt oder noch optimiert werden kann. So können mit dem Digital Twin beispielsweise Strömungssimulationen durchgeführt werden. Diese benötigen normalerweise einen Windkanal und bedeuten in der realen Welt viel Aufwand.

Die Durchführung zahlreicher Simulationsszenarien ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber realen Tests. Innerhalb der Simulation kann mit dem Umstellen weniger Parameter die Testumgebung völlig verändert werden.

Diese gesteigerte Effizienz ermöglicht eine wesentlich schnellere Time-to-Market und Unternehmen, die den Digitalen Zwilling einsetzen, erhalten einen Wettbewerbsvorteil gegenüber weniger innovativen Mitbewerbern.

Sustainabilit - Lady drawing on a paperboard

Nachhaltigkeit

Viele Unternehmen verbessern ihre Produktionskette im Sinne der Nachhaltigkeit. Hierbei spielen die Digitale Transformation und der Digitale Zwilling eine zentrale Rolle. Weniger Prototypen, weniger reale Testverfahren und weniger Materialbedarf decken die wichtigsten Grundpfeiler der Nachhaltigkeit ab. 

Ökologie durch einen bewussteren Umgang mit Ressourcen. Ökonomie durch Kosteneinsparungen und eine zukunftsgerichtete strategische Ausrichtung der unternehmerischen Entscheidungen.

Sicherheit - Mitarbeiter prüft Flugzeugmotor

Sicherheit

Die effizienten Testverfahren mit Digital Twin ermöglichen es Entwicklern, eine viel größere Zahl an Szenarien zu prüfen. So werden entwickelte Systeme sicherer

Mit dem Einsatz digitaler Zwillinge können selbst große Systeme als Ganzes getestet werden. Objekte wie Flugzeugturbinen oder Züge werden in der realen Welt oft nur in kleinem Maßstab als Prototyp gefertigt. Der Digitale Zwilling ermöglicht einen Entwicklungsprozess, der deutlich weniger anfällig für Fehler ist.

Digitale Tranformation

Vorantreiben der digitalen Transformation

Unternehmen, die in ihren Entwicklungsprozessen Software zur Erstellung digitaler Zwillinge nutzen, zählen zu den fortschrittlichen Treibern der digitalen Transformation. Die zunehmende Komplexität von Systemen und das Internet of Things verlangen von Unternehmen Veränderung. Sie müssen ihre Produkte und den gesamten Entwicklungs- und Produktionsprozesses modernisieren. 

Der gesamte Lebenszyklus des Produktes wird mit dem digitalen Zwilling begleitet, um ständig Verbesserungspotenziale zu erkennen. So werden Wartung und Troubleshooting auf der Basis realer Daten ermöglicht.

Digital Twin Anwendungen heute und in Zukunft

Digital Twins bieten Unternehmen zahlreiche Möglichkeiten, ihren Entwicklungs- und Produktionsprozess zu verbessern und nachhaltiger zu gestalten. Nicht nur im ökologischen, sondern auch im ökonomischen Sinne. Nach der Implementierung von Digital Twin Software ermöglicht diese revolutionäre Verbesserungen in den Unternehmensabläufen. Besonders die interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb einer Digital Twin Plattform bringt die Entwicklung neuer Produkte und ganzer Systeme nach vorne.

Doch wie real sind diese Szenarien heute schon in Unternehmen? Die Studie von Engineering.com zeigt, dass von 140 Unternehmen nur 19 (14%) bereits mit Digital Twin Simulationen arbeiten. Weitere 20% planen die Implementierung des digitalen Zwillings in Entwicklungsprozesse. Es bleiben insgesamt 66% der Unternehmen übrig, die aktuell keinen konkreten Plan zur Anwendung digitaler Zwillinge besitzen.

Obwohl bisher nur ein kleiner Teil der befragten Unternehmen digitale Zwillinge aktiv nutzen, wird  diese Zahl in den nächsten Jahren kontinuierlich zunehmen. Die Weiterentwicklung der Digital Twin Technologie und die andauernde digitale Transformation in zahlreichen Unternehmen werden diesen Prozess beschleunigen.

Die Renaulution: Digital Twin Transformation der Renault Group und Dassault Systèmes

Beispiele für die erfolgreiche Anwendung des Digital Twins

Ein ganzheitliches digitales Modell verkürzt unser Time-toMarket, da wir schneller und effizienter arbeiten können.

bosch car multimedia hirt
Bernd Hirt
Group Manager Core Function Mechanics, Bosch Car Multimedia
Kundenbericht

Bosch Car Multimedia

Bosch Car Multimedia testet den modellbasierten Systems Engineering-Ansatz, basierend auf der 3DEXPERIENCE Plattform für eine effizientere Zusammenarbeit zwischen allen an der Produktentwicklung beteiligten Disziplinen.

Procter & Gamble Innovation

Die Zielvorgaben der „Digitalisierung der Innovation“ sind umfangreich, bessere Produkt- und Verpackungsdesigns, Verzicht auf teure Prototypen durch Modellierung und Simulation sowie neue Wege für den Informationsaustausch und -zugriff über geographische und organisatorische Grenzen hinweg.

Mit der Entscheidung, das PLM-Produktportfolio von V6 mit einer Funktion für den Formelentwurf zu erweitern, unterstützt Dassault Systèmes Procter & Gamble dabei, weiter zu wachsen, die Produktivität in Forschung und Entwicklung zu verbessern und neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen.

Mike Telljohann
Director, Product Innovation Capability P&G

Simulation war das noch fehlende Puzzleteil. Wir hatten ursprünglich die Erwartung, dass die Ergebnisse 20-30% der Entscheidungsgrundlage bilden. Mit den jetzt vorliegenden Ergebnissen haben wir einen Vertrauensbereich von 60-70% gewonnen

GEA_Erich_Nitzsche
Erich Nitzsche
Vice President of Engineering Standards and Services, GEA

GEA & CFD-Simulation

GEA beauftragte Dassault Systèmes Engineering Services mit der Simulation der Kantine am Standort Oelde. Dabei wurden verschiedenen Szenarien mithilfe von CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) für die Wiedereröffnung simuliert und visualisiert.

 

 

CLAAS - Intelligente Maschinen

CLAAS nutzt die 3DEXPERIENCE® Plattform von Dassault Systèmes und die Single Source for Speed Industry Solution Experience.

Die 3DEXPERIENCE Plattform hilft uns nicht nur, die Datenkomplexität zu bewältigen, sondern unterstützt auch massiv die globale Zusammenarbeit.

Claas Böck
Thomas Böck
Geschäftsführender Vorstand für Technologie und Systeme, CLAAS Group

Die Virtual Twin Experience: Digital Twin einen Schritt weiter gedacht

Dassault Systèmes bietet Entwicklern die Plattform, um digitale Zwillinge zum Leben zu erwecken. Lernen Sie jetzt die Virtual Twin Experience kennen und erleben Sie digitale Zwillinge auf einem neuen Level.

Maschinen- und Anlagenbau als Motor der deutschen Wirtschaft

Der Anlagen- und Maschinenbau wird immer digitaler. Erfahren Sie, wie sich mit optimierten Prozessen, Produkten und Geschäftsmodellen die Herausforderungen der Digitalisierung in Chancen wandeln lassen.

Mehr Informationen gewünscht? Abonnieren Sie unseren Newsletter

FAQ zum Digital Twin