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Digital Twins bezieht sich auf die digitale Darstellung von Menschen, Prozessen und Dingen. Sie werden verwendet, um Abläufe zu analysieren und Einblicke in komplexe Prozesse zu erhalten. Auch im zu Ende gehenden Jahr 2019 besteht die Notwendigkeit, die Technologie der digitalen Zwillinge zu definieren, und es bleibt zu hoffen, dass ihr Wachstum und ihre Beliebtheit im nächsten Jahr diese Notwendigkeit überflüssig machen werden...
Im Jahr 2018 wurden digitale Zwillinge von den großen Namen der Tech-Branche als einer der wichtigsten Technologietrends bezeichnet. Laut Orbis Research wird erwartet, dass der Markt für digitale Zwillinge innerhalb von 5 Jahren um 35 % wachsen wird, und 2020 liegt genau in der Mitte dieses Zeitraums. Doch bevor wir uns den Trends widmen, die 2020 zu erwarten sind, sollten wir einen Rückblick auf das vergangene Jahr werfen. So kann man feststellen, ob frühere Vorhersagen eingetreten sind, bevor man die Zukunft abbildet.
Was die Popularität betrifft, so ist die Berichterstattung über digitale Zwillinge definitiv auf dem richtigen Weg, wie kontinuierliche Studien von Gartner und anderen Publikationen zeigen. Heute verstehen viele Fachleute aus technischen und nicht-technischen Bereichen das Konzept des digitalen Zwillings und wie es zur Steuerung von Geschäftsprozessen und -konzepten genutzt werden kann. Aus diesem Grund integrieren viele Branchen derzeit digitale Zwillinge, um den Geschäftseinblick zu verbessern und Daten zu verstehen.
Geografisch gesehen ist Nordamerika nach wie vor der größte Anwender der digitalen Zwillingstechnologie. Unternehmen in den USA und Kanada sind derzeit führend bei der Einführung der digitalen Zwillingstechnologie. Auf Nordamerika entfallen etwa 59 % des Marktes und der Wirtschaft des digitalen Zwillings, während Europa und der asiatisch-pazifische Raum an zweiter Stelle stehen.
Das Wesen des digitalen Zwillings und der Simulation sowie die Lösungen, die sie bieten, machen sie zu attraktiven Geschäftsinstrumenten für die Fertigungsindustrie, und diese Tatsache wird durch Daten untermauert. Die Affinität der Fertigungsindustrie zu digitalen Zwillingen wird durch Industrie 4.0 und die vielfältigen laufenden Prozesse, die in den Werkshallen stattfinden, gefördert. Der Einsatz von Smart-Edge-Geräten, Anlagen, Robotern, KI und Automatisierung passt ebenfalls gut in das Konzept des digitalen Zwillings und macht es für die Hersteller attraktiv.
Im Jahr 2019 entfallen rund 36 % des Marktes für digitale Zwillinge auf die Hersteller. Andere Branchen wie die Energie- und Kraftwerksbranche, die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie sowie die Öl- und Gasindustrie vervollständigen die Top 5 der Branchen, die den digitalen Zwilling zur Verbesserung ihrer Abläufe nutzen. Die Analyse dieses Trends unterstreicht die Tatsache, dass digitale Zwillinge wichtig sind, um komplexe Prozesse zu vereinfachen, bei denen Hunderte oder Tausende von Variablen und Beziehungen erforderlich sind, um bestimmte Aufgaben erfolgreich zu bewältigen.
Ist der digitale Zwilling nur für produktionsbasierte Branchen geeignet?
Obwohl die Öl- und Gasindustrie sowie der Energie- und Kraftwerkssektor nicht als produzierende Industrien bezeichnet werden, lässt sich ein Argument dafür anführen. Daher mögen viele annehmen oder sich fragen, ob die Technologie des digitalen Zwillings nur in produktionsbasierten Branchen nützlich ist, in denen eine diskrete oder prozessorientierte Fertigung stattfindet. Die Antwort lautet: Nein.
Der digitale Zwilling wird auch in anderen Industriezweigen wie dem Gastgewerbe und der Gastronomie eingesetzt. Ein Beispiel ist der Einsatz von Simio durch CKE Holdings Inc. zur Entlastung der Arbeitsabläufe in den Restaurants Carl's Jr und Hardee's. Der digitale Zwilling wird auch zur Unterstützung von diskreten Ereignissimulationen in Hotels, im Immobiliensektor und in Mauteinrichtungen eingesetzt.
Der Einsatz von vernetzten Geräten und die Automatisierung im Dienstleistungs- und Gaststättengewerbe sind die treibenden Kräfte hinter der Einführung des digitalen Zwillings in einer Vielzahl von Branchen. Und für das kommende Jahr wird ein kontinuierliches Wachstum erwartet, da immer mehr Branchen und Fachleute verstehen, was der digitale Zwilling zu bieten hat.
Die 5 wichtigsten Trends für digitale Zwillinge und Simulationstechnologie im Jahr 2020
Zusammenhängende Technologien werden die Akzeptanzrate erhöhen
Das Wachstum und die Ausgereiftheit miteinander verbundener Technologien wie 3D-Druck, Metalldruck und Mapping werden dazu beitragen, die Akzeptanz von digitalen Zwillingen im Jahr 2020 zu erhöhen. Der Grund dafür ist die Notwendigkeit, diese Technologien und die Systeme, die sie steuern, zu überwachen und ständig zu verbessern.
Am Beispiel des 3D-Drucks zeigt sich, dass viele Fertigungsunternehmen derzeit 3D-Druck-Cluster nutzen, um ihre Produktionsanforderungen zu beschleunigen. Als 3D-Druck-Cluster oder -Farmen werden Einrichtungen bezeichnet, in denen Hunderte von 3D-Druckern gleichzeitig arbeiten, um physische Gegenstände herzustellen. Obwohl diese 3D-Druck-Cluster über eine spezielle Software für die Verwaltung des Druckprozesses verfügen, werden die Materiallieferung, die Terminplanung und die Verwaltung der gesamten Lieferkette innerhalb dieser Einrichtungen manuell durchgeführt.
Digitale Zwillingslösungen können den manuellen Verwaltungs- und Handhabungsprozess in 3D-Druckfarmen mit großem Erfolg eliminieren. Bei richtiger Ausführung bietet ein digitaler Zwilling eines großen 3D-Druck-Clusters einen datengesteuerten Ansatz zur Optimierung der Versorgung, der Zeitplanung und des Fertigungsprozesses. Dies wird die Ausgaben, einschließlich des Energiebedarfs, in 3D-Druckclustern reduzieren.
Industrie 4.0 wird die Akzeptanz weiter vorantreiben
Das Wachstum der Industrie 4.0 und der Geräte sowie der Kommunikationskanäle, die die intelligente Fabrik vorantreiben, wird voraussichtlich die Akzeptanz von digitalen Zwillingslösungen erhöhen. Im Jahr 2019 wurden im Rahmen von Industrie 4.0 neue Standards von der OPC Foundation geschaffen, die die Erfassung von Daten aus den tiefsten Winkeln von Industriebetrieben unterstützen. Diese Daten wurden mit Hilfe von Smart Edge- und Embedded-Geräten von stummen Geräten mit veralteten Technologien erfasst.
Der Erfolg dieses Ansatzes bedeutet, dass die Technologie des digitalen Zwillings nun die von unintelligenten oder älteren Geräten erfassten Daten bei der Entwicklung digitaler Darstellungen integrieren kann. Dies erhöht die Genauigkeit der Darstellungen und verbessert so die Simulationsergebnisse und Planungspläne. Immer präzisere digitale Zwillingsökosysteme und -ergebnisse werden somit mehr Anwendungsfälle schaffen, die die Einführung digitaler Zwillinge im Jahr 2020 vorantreiben werden.
IoT und IIoT werden die Akzeptanz des digitalen Zwillings vorantreiben
Der Übergang zu stärker vernetzten Umgebungen sowohl in der Fertigungs- als auch in der Dienstleistungsbranche wird im Jahr 2020 ebenfalls eine Rolle spielen. Wie bereits erwähnt, wird Industrie 4.0 die Einführung von Technologien für digitale Zwillinge fördern, und dies gilt auch für das industrielle Internet der Dinge (IIoT). Die weit verbreitete Einführung von IoT- und IIoT-Geräten oder -Ausrüstungen hat einen Wettlauf um die Entwicklung der besten Managementlösung zur Überwachung vernetzter Aktivitäten ausgelöst.
Dies ist eine Möglichkeit, die sich die Anbieter von Dienstleistungen für den digitalen Zwilling derzeit zunutze machen und auch im Jahr 2020 weiter nutzen werden. Die Fähigkeit des digitalen Zwillings, digitale Darstellungen von IIoT-Geräten zu erstellen und auch die von ihnen erzeugten Daten zu integrieren, schafft zahlreiche Anwendungsfälle, die Unternehmen in den kommenden Jahren erkunden werden. Zu diesen Anwendungsfällen gehört die Durchführung von Simulationen in komplexen, miteinander verbundenen Anlagen, um genaue Ergebnisse zu erzielen oder um auf Prozesse zuzugreifen, die den Einsatz von IIoT-Technologien beinhalten.
Digitaler Zwilling für Cybersicherheitsherausforderungen
Mit jedem neuen Jahrzehnt ändern sich die Herausforderungen für die Cybersicherheit in den Unternehmen. Um die Jahrtausendwende kamen Trojaner und andere Viren auf, die mit Antiviren-Software-Apps wirksam gestoppt werden konnten. 2010 gingen die Angreifer dazu über, Phishing-Angriffe und Malware einzusetzen. Heute sind Ransomware, Spyware, DDoS und Angriffe auf Geschäfts-E-Mails zu den neuen Herausforderungen für Unternehmen geworden. Dies verdeutlicht die sich ständig verändernde Landschaft der Cyber-Bedrohungen.
Um diesen Bedrohungen und Angriffen zu begegnen, werden Unternehmen im Jahr 2020 auf digitale Zwillingslösungen zurückgreifen. In diesem Szenario wird der digitale Zwilling als Penetrationstest-Tool eingesetzt, um die Auswirkungen erfolgreicher Datenverletzungen oder Ransomware auf die Geschäftsprozesse eines Unternehmens zu simulieren. Innerhalb der Umgebung des digitalen Zwillings können Angriffe auf Kerngeräte simuliert werden, und das Ergebnis wird ein Reaktionsmuster sein, das sicherstellt, dass die verkrüppelten Geräte nicht zu längeren Ausfallzeiten führen.
Für das Jahr 2020 wird auch mit einer Zunahme der Bedrohungen für die Cybersicherheit gerechnet, denen Cloud-basierte digitale Zwillingslösungen ausgesetzt sind. Daher werden sicherere Kommunikationsprotokolle und Normen zur Regelung der Datennutzung entwickelt, um Unternehmen zu schützen, die die Technologie des digitalen Zwillings nutzen. Dies bedeutet, dass Entwickler und Dienstanbieter eine größere Rolle bei der Sicherung von Digital-Twin-Umgebungen spielen müssen.
Simulationsbasierte Planung
Es wird erwartet, dass das Streben nach Echtzeit-Planung auch im Jahr 2020 anhält, da die Unternehmen eine höhere Genauigkeit bei der Verwaltung von Geschäftsprozessen anstreben. Der Bedarf an Echtzeitplanung hängt auch davon ab, wie Unternehmen Simulationen und Digital Twin Tools einsetzen wollen. Ein Beispiel dafür ist die Notwendigkeit, Geschäftsentscheidungen in Echtzeit zu treffen, unvorhergesehene Ereignisse wie Maschinenstillstände zu bewältigen und Abläufe neu zu planen.
Diese Herausforderungen fallen in die Kategorie der Probleme, die mit DES-Software (Discrete Event Simulation) bewältigt werden können. Sobald die erforderlichen Daten verfügbar sind, können DES- und Digital-Twin-Anwendungen Simulationen in Echtzeit durchführen und präzise Lösungen für sich ändernde Szenarien bieten. Dadurch lassen sich Ausfallzeiten drastisch reduzieren und die Leistung von Anlagen und Lagern verbessern.
Obwohl einige DES-Software Echtzeit-Simulationsplanung bietet, handelt es sich bei vielen noch um prozessbasierte Planungsanwendungen, was sich im Jahr 2020 ändern wird.
Quantencomputing
Wenn Simulation, Planung und Prozessmanagement in Echtzeit erreicht werden sollen, dann müssen digitale Zwillingslösungen die Vorteile der Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Leistungsfähigkeit des Quantencomputers nutzen. Heute nutzen digitale Zwillingslösungen die Cloud, um stabile und skalierbare Dienste für Unternehmen bereitzustellen, und nur wenige integrieren die Nutzung von Hochleistungsrechnern, um wirklich große Arbeitslasten zu verbessern oder zu verwalten.
Im Jahr 2020 werden weitere Schritte unternommen, um Simulationen in digitalen Zwillingsumgebungen mit Hilfe von Hochleistungsrechnern zu beschleunigen. Der Erfolg dieser Initiative wird die Echtzeitplanung und das Management komplexer Prozesse in absehbarer Zukunft beschleunigen.
Planung für 2020...
Die Vorteile des digitalen Zwillings haben maßgeblich dazu beigetragen, dass er sich in verschiedenen Branchen durchgesetzt hat, und die für 2020 erwarteten Trends werden die zunehmende Akzeptanz des digitalen Zwillings aus dem Jahr 2019 fortsetzen. Obwohl die Lösungen für den digitalen Zwilling interaktiver und intuitiver geworden sind, benötigen Unternehmen nach wie vor die Unterstützung erfahrener Fachleute, um das Beste aus ihrer digitalen Zwillingsumgebung herauszuholen, und hier kann Simio helfen.
IT-Manager, Cybersecurity-Experten und Projektmanager können den Simio-Grundlagenkurs nutzen, um mehr über die Simulation und die Technologie des digitalen Zwillings zu erfahren, einschließlich ihrer Anwendung in realen Szenarien.