Digitale Zwillinge beziehen sich auf die digitale Darstellung von Menschen, Prozessen und Dingen. Sie werden verwendet, um Abläufe zu analysieren und Einblicke in komplexe Prozesse zu erhalten. Da sich 2019 dem Ende zuneigt, besteht die Notwendigkeit, die Technologie des digitalen Zwillings zu definieren, immer noch und es ist zu hoffen, dass ihr Wachstum und ihre Beliebtheit im nächsten Jahr um diese Zeit diese Notwendigkeit überflüssig machen werden…
Im Jahr 2018 wurden digitale Zwillinge von den großen Namen der Tech-Branche als einer der wichtigsten Technologietrends genannt. Laut Orbis Research wird der Markt für digitale Zwillinge innerhalb von fünf Jahren um 35 % wachsen, und 2020 liegt genau in der Mitte dieses Zeitraums. Doch bevor wir die für 2020 zu erwartenden Trends aufzeigen, ist es nur richtig, einen Rückblick auf das bisherige Jahr zu werfen. So kann man feststellen, ob frühere Vorhersagen eingetreten sind, bevor man einen Blick in die Zukunft wirft.
Was die Popularität angeht, 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 Förderung 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.
Die größten Anwender der Technologie des digitalen Zwillings im geografischen Sinne bleiben Nordamerika. Unternehmen in den USA und Kanada sind derzeit führend bei der Einführung der Technologie des digitalen Zwillings. Auf Nordamerika entfallen etwa 59 % des Marktes und der Wirtschaft des digitalen Zwillings, während Europa und der asiatisch-pazifische Raum an zweiter Stelle stehen.
Die Natur 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 das verarbeitende Gewerbe. Weitere Branchen wie die Energie- und Kraftwerksindustrie, die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Öl- und Gasindustrie vervollständigen die fünf wichtigsten Branchen, die digitale Zwillinge zur Verbesserung ihrer Abläufe nutzen. Die Analyse dieses Trends macht deutlich, dass digitale Zwillinge wichtig sind, um komplexe Prozesse zu vereinfachen, bei denen Hunderte oder Tausende von Variablen und Beziehungen erforderlich sind, um gestellte 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 verarbeitende Industrien bezeichnet werden, kann ein Argument dafür angeführt werden. Daher könnten 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 . Und die Antwort lautet: Nein.
Der digitale Zwilling wird auch in anderen Industriezweigen wie dem Gastgewerbe und in Restaurants eingesetzt. Ein Beispiel ist der Einsatz von Simio durch CKE Holdings Inc. zur Erleichterung der Arbeitslasten in den Restaurants Carl’s Jr und Hardee’s. Der digitale Zwilling wird auch zur Unterstützung von diskreten Ereignissimulationen in Hotels, Immobilien und Mauteinrichtungen eingesetzt.
Der Einsatz von vernetzten Geräten und die Automatisierung im Dienstleistungs- und Gastgewerbe 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 bringt.
Die 5 wichtigsten Trends für digitale Zwillinge und Simulationstechnologie im Jahr 2020
Zusammenhängende Technologien werden die Akzeptanzrate erhöhen
Das Wachstum und die Reife miteinander verbundener Technologien wie 3D-Druck, Metalldruck und Mapping werden dazu beitragen, dass sich digitale Zwillinge im Jahr 2020 schneller durchsetzen werden. Grund dafür ist die Notwendigkeit, diese Technologien und die Systeme, die sie steuern, zu überwachen und kontinuierlich zu verbessern.
Am Beispiel des 3D-Drucks machen viele Fertigungsunternehmen derzeit von 3D-Druck-Clustern Gebrauch, um ihre Produktionsanforderungen zu beschleunigen. 3D-Druckcluster oder -farmen sind Einrichtungen, in denen Hunderte von 3D-Druckern gleichzeitig arbeiten, um physische Gegenstände herzustellen. Diese 3D-Druck-Cluster verfügen zwar über eine spezielle Software für die Verwaltung des Druckprozesses, aber die Materiallieferung , die Terminplanung und die Verwaltung der gesamten Lieferkette innerhalb dieser Einrichtungen werden manuell durchgeführt.
Digitale Zwillingslösungen können den manuellen Verwaltungs- und Handhabungsprozess in 3D Druckfarmen mit großem Erfolg eliminieren. Bei ordnungsgemäßer Ausführung bietet ein digitaler Zwilling eines großen 3D-Druck-Clusters einen datengesteuerten Ansatz zur Optimierung der Versorgung, der Zeitplanung und des Fertigungsprozesses. Dadurch werden die Ausgaben einschließlich des Energieaufwands in 3D-Druckclustern reduziert.
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 Einführung von digitalen Zwillingslösungen fördern. 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 Daten, die von stummen oder älteren Geräten gesammelt wurden, bei der Entwicklung digitaler Darstellungen integrieren kann. Dies erhöht den Genauigkeitsgrad der Darstellungen und verbessert dadurch die Simulationsergebnisse und Planungspläne. So werden immer genauere Ökosysteme und Ergebnisse des digitalen Zwillings mehr Anwendungsfälle schaffen, die die Einführung des digitalen Zwillings im Jahr 2020 vorantreiben werden.
IoT und IIoT treiben die Akzeptanz des digitalen Zwillings voran
Die Entwicklung hin 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 die Industrie 4.0 die Einführung von Technologien des digitalen Zwillings 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 schafft eine Möglichkeit, die Anbieter von Diensten für den digitalen Zwilling derzeit nutzen und auch im Jahr 2020 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 vernetzten Anlagen, um genaue Ergebnisse zu erzielen oder um auf Prozesse zuzugreifen die den Einsatz von IIoT-Technologien beinhalten.
Digitaler Zwilling für Cybersecurity-Herausforderungen
Mit jedem Jahrzehnt, das vergeht, ändern sich die Herausforderungen für die Cybersicherheit in Unternehmen. Um die Jahrtausendwende wurden Trojaner und andere Viren eingeschleppt, die mit Antivirensoftware wirksam bekämpft 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 Instrument für Penetrationstests 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.
2020 wird auch mit einer Zunahme der Bedrohungen für die Cybersicherheit zu rechnen sein, denen cloudbasierte digitale Zwillingslösungen ausgesetzt sind. Daher werden sicherere Kommunikationsprotokolle und Normen zur Regelung der Datennutzung entwickelt werden, um Unternehmen zu schützen, die die Technologie des digitalen Zwillings nutzen. Dies bedeutet, dass Entwickler und Dienstanbieter eine größere Rolle bei der Sicherung von Umgebungen des digitalen Zwillings spielen müssen.
Simulationsbasierte Planung
Es wird erwartet, dass das Streben nach Echtzeit-Planung auch im Jahr 2020 anhält, da die Unternehmen eine genauere Verwaltung ihrer Geschäftsprozesse anstreben. Der Bedarf an Echtzeitplanung wird auch durch die Art und Weise angetrieben, wie Unternehmen Simulations- und Digital Twin-Tools einsetzen wollen. Ein Beispiel hierfür 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, mit denen Software für die diskrete Ereignissimulation (DES) umgehen kann. Sobald die erforderlichen Daten zugänglich sind, können DES- und Digital-Twin-Anwendungen Simulationen in Echtzeit durchführen und genaue Lösungen für den Umgang mit sich ändernden Szenarien auch in Echtzeit bereitstellen. Dies wird Ausfallzeiten drastisch reduzieren und die Leistung von Anlagen und Lagern verbessern.
Obwohl einige DES-Software eine Echtzeit-Simulationsplanung bietet, handelt es sich bei vielen noch um prozessbasierte Planungsanwendungen, was sich 2020 ändern wird.
Quantencomputer
Wenn Simulation, Planung und Prozessmanagement in Echtzeit erreicht werden sollen, müssen digitale Zwillingslösungen die Vorteile der Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Leistungsfähigkeit des Quantencomputers nutzen. Derzeit nutzen digitale Zwillingslösungen die Cloud, um stabile und skalierbare Dienste für Unternehmen bereitzustellen, und nur wenige integrieren die Nutzung von Hochleistungsrechnern zur Verbesserung oder Verwaltung wirklich großer Arbeitslasten.
In 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 eine wichtige Rolle dabei gespielt, dass sich in verschiedenen Branchen durchgesetzt hat, und die für 2020 erwarteten Trends werden die steigende Akzeptanzrate aus dem Jahr 2019 fortsetzen. Obwohl die Lösungen für den digitalen Zwilling interaktiver und intuitiver geworden sind, benötigen Unternehmen immer noch die Unterstützung von erfahrenen Fachleuten, um das Beste aus ihrer digitalen Zwillingsumgebung herauszuholen, und hier kann Simio helfen.
IT Manager, Cybersecurity-Experten und Projektmanager können den Simio Fundamentals Course nutzen, um mehr über die Simulation und die Digital Twin Technologie sowie deren Anwendung in realen Szenarien zu erfahren.