6 Bausteine des digitalen Zwillings, die Unternehmen brauchen – und wie KI dazu passt

Digitale Zwillinge, die in Unternehmen aller Art immer häufiger zum Einsatz kommen, stehen vor einem technologischen Wandel. Diese digitalen Repräsentationen von physischen Einrichtungen oder Objekten, mit denen Benutzer Ergebnisse simulieren und neue Ideen ausprobieren können, waren bisher besonders im Fertigungssektor prominent und wurden sogar als „industrielles Metaverse“ bezeichnet.

Nun erhalten digitale Zwillinge durch Künstliche Intelligenz (KI) einen Schub, der noch mehr prädiktive Intelligenz, Benutzerfreundlichkeit und Möglichkeiten für eine breite Palette von Branchen verspricht. Darüber hinaus ermöglichen aufkommende Schnittstellen wie Extended Reality (XR), Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) eine noch tiefere Erforschung der Systeme, die Unternehmen antreiben. Generative KI (GenAI) bietet nun textbasierte und konversationelle KI für digitale Zwillinge und ermöglicht es Nutzern, diese Technologien innerhalb von Wochen oder Tagen zusammenzustellen und einzusetzen, so ein McKinsey-Bericht aus dem Jahr 2024.

„Viele Unternehmen implementieren digitale Zwillinge und generative KI separat – zwei Technologien mit unterschiedlichen Wertversprechen und großem Potenzial – um eine Vielzahl von Anwendungsfällen zu unterstützen“, beobachten die McKinsey-Autoren unter der Leitung von Alex Cosmas und Guilherme Cruz.

KI beschleunigt den Prozess der Entwicklung und des Aufbaus von digitalen Zwillingen. „Der Aufbau eines digitalen Zwillings, insbesondere für hochspezialisierte Anwendungen – wie die Planung der Produktion von mehreren Maschinen oder die Fahrzeugroutenplanung – kann zeitaufwendig und ressourcenintensiv sein“, bemerken die McKinsey-Analysten. „Der Aufwand beinhaltet oft die Entwicklung neuer Modelle für digitale Zwillinge, ein Prozess, der sechs Monate oder länger dauern und erhebliche Arbeits-, Rechen- und Serverkosten verursachen kann.“

Die Teile zusammenfügen

Die Integration von KI-Modellen ist der jüngste Schub für die Leistungsfähigkeit von digitalen Zwillingen. Digitale Zwillinge benötigen jedoch ein mehrschichtiges Fundament, das sich von realen physischen Objekten, die zur Datenübertragung verdrahtet sind, über Datenspeicher bis hin zu Endbenutzerschnittstellen erstreckt. Die Grundlage für die Implementierung digitaler Zwillinge umfasst die folgenden grundlegenden Komponenten:

Physische Assets

Physische Assets bilden das Fundament eines jeden digitalen Zwillings. Sie umfassen reale Objekte oder Systeme, die digital abgebildet werden. In der Industrie kann dies alles von Maschinen über Fahrzeuge bis hin zu Gebäuden sein. Die präzise Erfassung und Modellierung dieser physischen Assets ist entscheidend, um ein realistisches Abbild im digitalen Raum zu erstellen. Dies ermöglicht Unternehmen, Prozesse zu simulieren, Wartungszyklen zu optimieren und letztlich die Effizienz zu steigern. Die Integration von Künstlicher Intelligenz in digitale Zwillinge eröffnet zudem neue Möglichkeiten der vorausschauenden Wartung und der Ressourceneffizienz. So können Unternehmen proaktiv auf mögliche Probleme reagieren, bevor sie auftreten, und so Ausfallzeiten minimieren. Die Nutzung digitaler Zwillinge in Kombination mit AI in Digital Twins ist ein wesentlicher Schritt in Richtung einer umfassenden digitalen Transformation und Innovation. Die Zukunft der Unternehmen wird durch diese Technologien maßgeblich gestaltet.

Daten Assets

Daten Assets sind das Herzstück eines jeden digitalen Zwillings. Sie umfassen alle relevanten Informationen, die über die physischen Assets gesammelt werden. Dazu gehören Sensordaten, Betriebsparameter und historische Leistungsdaten. Diese Daten ermöglichen es, ein genaues und dynamisches Modell des physischen Gegenstücks zu erstellen. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz können diese Daten in Echtzeit analysiert werden, um Muster zu erkennen und prädiktive Analysen durchzuführen. Dies ermöglicht es Unternehmen, fundierte Entscheidungen zu treffen und ihre Geschäftsabläufe zu optimieren. Die Verwaltung von Daten Assets ist jedoch nicht ohne Herausforderungen. Es erfordert eine robuste Infrastruktur für das Datenmanagement, um sicherzustellen, dass die Daten korrekt, aktuell und sicher sind. In der digitalen Innovation spielt die effektive Nutzung von Daten Assets eine entscheidende Rolle, da sie eine kontinuierliche Verbesserung und Anpassung an die sich schnell ändernden Marktbedingungen ermöglicht. Die Zukunft des Business Transformation hängt maßgeblich von der Fähigkeit ab, diese Daten effektiv zu nutzen.

Internet of Things (IoT)

Das Internet of Things (IoT) ist ein zentraler Bestandteil der digitalen Zwillinge. Es verbindet physische Assets mit dem digitalen Raum, indem es Daten in Echtzeit erfasst und überträgt. Durch IoT können Sensoren an Maschinen, Geräten oder anderen physischen Objekten kontinuierlich Informationen sammeln und weiterleiten. Diese Daten ermöglichen eine präzise Modellierung und Überwachung der physischen Assets in Echtzeit. Unternehmen können dadurch effizienter arbeiten, indem sie Betriebsabläufe automatisieren und die Wartung optimieren. Die Integration von IoT in digitale Zwillinge verbessert nicht nur die Entscheidungsfindung, sondern fördert auch die Innovation, indem sie neue Geschäftsmodelle und Dienstleistungen ermöglicht. Herausforderungen wie die sichere Datenübertragung und Interoperabilität zwischen unterschiedlichen IoT-Geräten müssen jedoch gemeistert werden. Letztendlich trägt IoT in Digital Twins maßgeblich zur Business Transformation bei, indem es Unternehmen ermöglicht, schneller und agiler auf Marktveränderungen zu reagieren und sich kontinuierlich weiterzuentwickeln.

Benutzeroberfläche und Benutzererfahrung

Die Benutzeroberfläche und Benutzererfahrung spielen eine entscheidende Rolle bei der Interaktion mit digitalen Zwillingen. Eine intuitive und benutzerfreundliche Oberfläche ermöglicht es Anwendern, nahtlos mit komplexen Datenmodellen und Simulationen zu arbeiten. Eine gelungene Benutzererfahrung sorgt dafür, dass die Bedienung mühelos und effizient ist, was die Akzeptanz und den Nutzen der Technologie steigert. Durch den Einsatz von Extended Reality (XR), Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) können Benutzer digitale Zwillinge immersiv erleben und mit ihnen interagieren. Diese Technologien bieten neue Perspektiven und machen komplexe Informationen greifbarer. Eine optimierte Benutzererfahrung trägt dazu bei, dass Anwender schneller Entscheidungen treffen und innovative Lösungen entwickeln können. In der digitalen Innovation ist die Gestaltung einer herausragenden Benutzeroberfläche entscheidend, um den maximalen Nutzen aus digitalen Zwillingen zu ziehen. Letztlich führt dies zu einer stärkeren Einbindung der Nutzer und unterstützt die Business Transformation, indem es die Effizienz und Kreativität fördert.

Governance und Aufsicht

Governance und Aufsicht sind entscheidend für den erfolgreichen Einsatz digitaler Zwillinge in Unternehmen. Sie sorgen dafür, dass die Nutzung dieser Technologien mit den Unternehmenszielen und regulatorischen Anforderungen im Einklang steht. Eine solide Governance-Struktur gewährleistet, dass Datenintegrität, Sicherheit und Datenschutz stets gewährleistet sind. Dies ist besonders wichtig in Branchen wie Banken, wo sensible Daten verwaltet werden. Durch klare Richtlinien und Prozesse können Unternehmen Risiken minimieren und die Compliance sicherstellen. Die Aufsicht über digitale Zwillinge umfasst auch die regelmäßige Überprüfung und Anpassung von Modellen, um deren Genauigkeit und Relevanz zu gewährleisten. Zudem müssen Verantwortlichkeiten klar definiert sein, um eine effektive Verwaltung und Nutzung der Technologie sicherzustellen. In der Business Transformation ist Governance ein wesentlicher Aspekt, um sicherzustellen, dass digitale Zwillinge nicht nur technologisch effektiv, sondern auch ethisch und rechtlich einwandfrei eingesetzt werden. Dies fördert das Vertrauen und die Akzeptanz neuer Technologien im gesamten Unternehmen.

Infrastruktur

Die Infrastruktur bildet das technische Rückgrat für den Betrieb digitaler Zwillinge. Sie umfasst sowohl die Hardware- als auch die Softwarekomponenten, die erforderlich sind, um die Erfassung, Verarbeitung und Analyse großer Datenmengen zu ermöglichen. Eine robuste Cloud-Infrastruktur ist oft unerlässlich, um die Flexibilität und Skalierbarkeit zu bieten, die für die dynamischen Anforderungen digitaler Zwillinge notwendig sind. Darüber hinaus spielen leistungsfähige Netzwerke eine entscheidende Rolle, um die kontinuierliche und reibungslose Datenübertragung von IoT-Geräten sicherzustellen. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen erfordern spezialisierte Rechenressourcen, die oft in Form von Hochleistungsrechnern oder dedizierten Servern bereitgestellt werden. Die Integration all dieser Elemente muss nahtlos erfolgen, um eine effiziente und effektive Nutzung digitaler Zwillinge zu gewährleisten. Eine gut geplante Infrastruktur trägt wesentlich zur digitalen Innovation bei, indem sie Unternehmen die notwendigen Werkzeuge an die Hand gibt, um flexibel und zeitnah auf Veränderungen in der Geschäftsumgebung reagieren zu können.

UseCases

Digitale Zwillinge haben eine Vielzahl von Anwendungsfällen über verschiedene Branchen hinweg. In der Fertigung ermöglichen sie die Optimierung von Produktionsprozessen durch Echtzeitüberwachung und prädiktive Wartung. Maschinenstillstände können minimiert und die Effizienz gesteigert werden. Im Gesundheitswesen unterstützen digitale Zwillinge die personalisierte Medizin, indem sie patientenspezifische Modelle erstellen, die Diagnose- und Behandlungsprozesse verbessern. In der Automobilindustrie können sie das Design und die Leistung von Fahrzeugen durch Simulationen optimieren und so die Entwicklungszeiten verkürzen. Banken profitieren von digitalen Zwillingen, indem sie ihre Datenmanagementprozesse optimieren und personalisierte Kundenerlebnisse schaffen. In der Stadtplanung ermöglichen sie die Simulation von Infrastrukturprojekten, um Auswirkungen auf Verkehr und Umwelt besser zu verstehen. Diese vielseitigen Einsatzmöglichkeiten zeigen, wie digitale Zwillinge die Business Transformation unterstützen und Innovationen in unterschiedlichen Sektoren vorantreiben. Durch ihre Anpassungsfähigkeit und skalierbaren Lösungen bieten sie Unternehmen die Möglichkeit, sich schnell an verändernde Marktbedingungen anzupassen.