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Digitaler Zwilling Beispiele

Digitale Zwillinge (eng. digital twins) sind digitale Kopien von physischen Objekten, oder von Systemen und Prozessen. Mithilfe dieser Technologie können Unternehmen bessere Einblicke in den gesamten Lebenszyklus eines Projekts gewinnen, die Produktqualität steigern, den Kundenservice verbessern, die Betriebskosten senken und vieles mehr. Es gibt weitere Digitaler Zwilling Beispiele, auf die wir im Artikel eingehen.

Um einen Digitalen Zwilling zu erstellen, werden alle relevanten Daten über das reale Objekt bzw. System gesammelt. Um es genauer auszudrücken: Diese Daten stellen jede einzelne Komponente sowie die Art und Weise, wie diese Komponenten interagieren und die Umgebung, in der sie existieren, dar. Sie werden digital nachgebildet und anschließend in eine geeignete DZ-Software eingespeist, die ein virtuelles Modell des Objekts in der Cloud erstellt. Dieses Modell wird mit neuen Informationen schrittweise aktualisiert.

Der digitale Zwilling hat eine große prädiktive Simulationsfunktion. Mithilfe künstlicher Intelligenz simuliert er das Ergebnis einer Änderung im Design, im Prozess, in der Zeit, oder einem anderen Parameter. Dabei muss das simulierte Objekt zu keinem Zeitpunkt denselben Änderungen ausgesetzt worden sein. So kann man vorausschauend ein Projekt analysieren und optimal planen.

Je nach Geschäftsziel unterscheiden sich die Einsatzszenarios von digitalen Zwillingen in ihrem Nutzen und ihrer Komplexität.

Um einen DZ zu erstellen, werden alle relevanten Daten über das reale Objekt bzw. System gesammelt. Um es genauer auszudrücken: Diese Daten stellen jede einzelne Komponente sowie die Art und Weise, wie diese Komponenten interagieren und die Umgebung, in der sie existieren, dar. Sie werden digital nachgebildet und anschließend in eine geeignete DZ-Software eingespeist, die ein virtuelles Modell des Objekts in der Cloud erstellt. Dieses Modell wird mit neuen Informationen schrittweise aktualisiert.

Digitaler Zwilling: Beispiele und Anwendung

Digitaler Zwilling Beispiel

Eine Intelligente Stadt

Ein digitales Modell einer Stadt könnte erstellt und zur Optimierung des Verkehrs verwendet werden. Wenn in der Innenstadt ein großes Gebäude, wie z.B. ein Stadion, oder ein Zentrum gebaut wurde, bedarf es einer Anpassung der Verkehrsführung. Mit dem DZ kann man virtuell jede beliebige Veränderung (Ampelschaltung, Richtung der Einbahnstraße, Gestaltung der Kreuzung, neue Parkplätze usw.) simulieren und anschließend die Ergebnisse nach Umsetzbarkeit und Profitabilität analysieren.

Einzelhandel

In der Einzelhandelsbranche wird erkennbar, welch eine Rolle digitale Zwillinge in der digitalen Transformation spielen. Der Einsatz von digitalen Zwillingen ist sowohl logistisch in der Lieferkette, als auch im Geschäft von Vorteil. Mit in Echtzeit gelieferten Sensor- und Gerätedaten werden Lieferkettensimulationen erstellt und auf Effizienz geprüft. Die Modelle geben einen Überblick über die Leistung der Lieferkette, einschließlich der Anlagen, Lager, Materialflüsse, Bestände und Mitarbeiter. So können Störungen in der Lieferkette rechtzeitig erkannt und vorgebeugt bzw. gelöst werden. 

Mithilfe eines digitalen Modells eines Geschäfts, das mittels RFID-Lesegeräten, Bewegungssensoren und smarten Regalen erzeugt werden kann, können Einzelhändler Kundenbewegungen und Kaufverhalten analysieren und testen, wie Produkte optimal platziert werden und wie sie Werbung am schlausten schalten können.

Zudem können sie Produktlieferungen effektiv verwalten, indem sie über Engpässe, Angebotsknappheit und Nachfragekurven in wenigen Sekunden informiert werden.

Insgesamt gelingt es, Verschwendung zu minimieren, Effizienz zu steigern und den Verkauf zu fördern.

Aus einer finanziellen Perspektive helfen digitale Zwillinge Einzelhändlern, die Investitionsausgaben um 10 % zu senken, überschüssige Bestände um 5 % zu reduzieren und das EBITDA um 1-3 % zu optimieren.

Drei zukunftsweisende Beispiele für digitale Zwillinge

Digitale Zwillinge stellen einen bahnbrechenden Fortschritt in der modernen Technologie dar. Ihre Anwendungsbereiche sind vielfältig und zukunftsweisend. Drei prominente Beispiele veranschaulichen ihre transformative Kraft:

Kommunaler Hochwasserschutz: Digitale Zwillinge bieten eine innovative Lösung im Hochwasserschutz. Durch die präzise Nachbildung von städtischen Gebieten können kritische Punkte und Hochwasserrisiken identifiziert werden. Unsere Technologie ermöglicht eine genaue Analyse von Wasserflüssen und Terrains, um Schutzmaßnahmen effektiv zu planen und umzusetzen. Dies minimiert Risiken und optimiert den Einsatz von Ressourcen, um Gemeinden besser zu schützen.

Störungsfreier Umbau eines Großflughafens: Beim Umbau von Großflughäfen ist die Aufrechterhaltung des Betriebs entscheidend. Digitale Zwillinge spielen hier eine zentrale Rolle. Sie erlauben die detailgetreue Modellierung des gesamten Flughafens, um Umbauprozesse präzise zu planen und zu simulieren. Dies minimiert Betriebsstörungen und ermöglicht eine effizientere Koordination der Bauarbeiten. Durch die realitätsgetreue Visualisierung können potenzielle Probleme frühzeitig identifiziert und gelöst werden, was zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis führt.

Baustoffrecycling: Im Bereich des Baustoffrecyclings eröffnen digitale Zwillinge neue Wege zur Ressourceneffizienz. Durch die exakte Erfassung und Katalogisierung von Materialien in bestehenden Gebäuden können wertvolle Rohstoffe identifiziert und für das Recycling vorgesehen werden. Diese präzise Erfassung und Analyse ermöglicht es, Baustoffe effektiver zu recyceln und so nachhaltigere Bauprozesse zu fördern. Dies trägt nicht nur zum Umweltschutz bei, sondern schafft auch wirtschaftliche Vorteile durch die Wiederverwendung von Materialien.

Diese Beispiele zeigen, wie digitale Zwillinge effektive, nachhaltige und zukunftsorientierte Lösungen in verschiedenen Bereichen ermöglichen. Voxelgrid steht an der Spitze dieser Entwicklung und bietet fortschrittliche Technologien, um diese Potenziale voll auszuschöpfen.

Voxelgrid

Wie man sich denken kann, finden digitale Zwillinge auch in der Gebäudebranche großen Nutzen. Beim Gedanken an die Verbindung zwischen Gebäude und digital twin ist Voxelgrid zweifellos ein Kandidat, den man kennen sollte. Mithilfe unterschiedlicher Methoden können Daten eines Gebäudes sowohl von innen, als auch von außen in ihrer Umgebung, erfasst werden. Bei Voxelgrid verfügt man zudem über eine eigens entwickelte, patentierte Software, die Punktwolken erstellen und diese danach in CAD-Pläne umwandeln kann.

 

Ob im Bau, oder Vermarktung von Gebäuden, dem Flächenmanagement, dem Innenausbau, oder der Planung von neuen Fassaden – die digitalen Zwillinge von Voxelgrid liefern alle wichtigsten Informationen qualitativ und schnell auf einen Blick, und dienen zudem als Beweis wie dieses Unternehmen den Megatrend der Digitalisierung in die Gebäudebranche eingeführt hat und sich somit als ein Pionier etabliert hat.

Intelligente Fertigung

Digital Twin Examples

Ein digitaler Zwilling kann nicht nur die Replika eines Systems sein, sondern auch ein zukünftiges Produkt sowie sein Produktionsprozess simulieren.

In der industriellen Fertigung stützt man sich auf Daten von Sensoren, die mit Maschinen, Fertigungswerkzeugen und anderen Geräten verbunden sind.

In diesem Bereich helfen die Simulationen, den Maschinenbetrieb zu überwachen und in Echtzeit zu optimieren. Durch Machine Learning sind digitale Zwillinge ein hervorragendes Tool, um Probleme rechtzeitig zu erkennen und zu vermeiden und, um Ereignisse vorherzusagen. Mit ihrer prädiktiven Wartungsfunktion helfen digitale Zwillinge dabei, den Zustand einer Anlage zu überwachen und so potenzielle Ausfälle rechtzeitig zu erkennen. Nehmen wir zum Beispiel an, man möchte die Auswirkungen einer Änderung des Wartungsplans auf eine der Maschinen verstehen. Der digitale Zwilling erfasst hierzu aktuelle Echtzeit Daten und vergleicht sie mit historischen, sowie kontextbezogenen Wartungsdaten. Mit diesen Infos kann man abwägen und entscheiden, ob dies positive oder negative Auswirkungen auf die Produktion hat und dementsprechend proaktiv handeln. Das sind nur einige Digitaler Zwilling Beispiele.

Drei zukunftsweisende Beispiele für digitale Zwillinge

Digitale Zwillinge stellen einen bahnbrechenden Fortschritt in der modernen Technologie dar. Ihre Anwendungsbereiche sind vielfältig und zukunftsweisend. Drei prominente Beispiele veranschaulichen ihre transformative Kraft:

Kommunaler Hochwasserschutz: Digitale Zwillinge bieten eine innovative Lösung im Hochwasserschutz. Durch die präzise Nachbildung von städtischen Gebieten können kritische Punkte und Hochwasserrisiken identifiziert werden. Unsere Technologie ermöglicht eine genaue Analyse von Wasserflüssen und Terrains, um Schutzmaßnahmen effektiv zu planen und umzusetzen. Dies minimiert Risiken und optimiert den Einsatz von Ressourcen, um Gemeinden besser zu schützen.

Störungsfreier Umbau eines Großflughafens: Beim Umbau von Großflughäfen ist die Aufrechterhaltung des Betriebs entscheidend. Digitale Zwillinge spielen hier eine zentrale Rolle. Sie erlauben die detailgetreue Modellierung des gesamten Flughafens, um Umbauprozesse präzise zu planen und zu simulieren. Dies minimiert Betriebsstörungen und ermöglicht eine effizientere Koordination der Bauarbeiten. Durch die realitätsgetreue Visualisierung können potenzielle Probleme frühzeitig identifiziert und gelöst werden, was zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis führt.

Baustoffrecycling:
Im Bereich des Baustoffrecyclings eröffnen digitale Zwillinge neue Wege zur Ressourceneffizienz. Durch die exakte Erfassung und Katalogisierung von Materialien in bestehenden Gebäuden können wertvolle Rohstoffe identifiziert und für das Recycling vorgesehen werden. Diese präzise Erfassung und Analyse ermöglicht es, Baustoffe effektiver zu recyceln und so nachhaltigere Bauprozesse zu fördern. Dies trägt nicht nur zum Umweltschutz bei, sondern schafft auch wirtschaftliche Vorteile durch die Wiederverwendung von Materialien.

Diese Beispiele zeigen, wie digitale Zwillinge effektive, nachhaltige und zukunftsorientierte Lösungen in verschiedenen Bereichen ermöglichen. Voxelgrid steht an der Spitze dieser Entwicklung und bietet fortschrittliche Technologien, um diese Potenziale voll auszuschöpfen.

Fraunhofer-Forscher Alexander Giehl klärt auf

Der Fraunhofer-Forscher Alexander Giehl erklärt: „Grundsätzlich ist der Digitale Zwilling einfach ein weiterer Knoten im IT- oder OT-Netzwerk. Je mehr Komponenten es in einem Netzwerk gibt, desto größer ist die Angriffsfläche. Wenn man typische Angriffe analysiert, dann durchforsten Cyber-Kriminelle nach einem Einbruch gern das Unternehmensnetz und könnten dann auf einen Digitalen Zwilling stoßen.“

 

Mögliche Folgen sind unter anderem der Verlust von Intellectual Property bzw. Know-how – eine äußerst negative Konsequenz, da der Digitale Zwilling bekanntlich ein Systemmodell darstellt, in welches das ganze Know-how in Bezug auf das modellierte System eingeflossen ist.

Ein anderes Szenario wäre, dass die Angreifer einen Digital Twin „erbeuten“ und diesen als Experimentlabor nutzen, um die eigenen Angriffswerkzeuge zu testen und zu optimieren. Der Vorteil für die Angriffsseite ist, wenn dabei ein Digitaler Zwilling kaputtgeht, kann er einfach wieder zurückgesetzt werden. Das könnte dazu führen, dass die Komplexität von Angriffen steigt, weil es einfacher wird für Angreifer, ihre Werkzeuge zu evaluieren.

Als weitere Möglichkeit könnten Cyber-Kriminelle einen Digitalen Zwilling auch folgendermaßen manipulieren. Man könnte in das Systemmodell einen Trojaner-Vektor hineinbringen, um später über eine Backdoor Schadcodes nachzuladen.

Das schlimme dabei ist, dass die Viren nicht als Gefahr erkannt werden würden, da sie durch den digitalen Zwilling in das System eingeschleust wurden, sodass diese von ihm als „normal“ gesehen werden würden. Somit könnte man einfach Sicherheitsmaßnahmen aushebeln und sich unbemerkt in ein System, und so gesehen in ein Unternehmen, reinschleichen.

Mögliche Maßnahmen wären, dass man als allererstes den Zugang zu dem System streng kontrolliert und protokolliert. Ebenso wäre es sinnvoll, den Digitalen Zwilling etwas abgetrennt vom Netzwerk zu betreiben – zum Beispiel in einer Sandbox-Umgebung, die nicht nur per Software besonders gesichert ist, sondern auch durch Hardware in Form von Security-Modulen.

Digitaler Zwilling Beispiele: Es gibt den bösen Zwilling

Es ist mittlerweile unbestreitbar, dass der digitale Zwilling eine mächtige Waffe in dem Einsatz von digitalen Instrumenten ist. Dennoch besitzt dieses innovative Wunder eine große Schwäche, eine Achilles Ferse, wenn man so will. Denn eine solche Simulation eines ganzen Systems kann für Cyber-Kriminelle einen neuen attraktiven Angriffspunkt darstellen. 

 

Natürlich kommt es auf den konkreten Fall an, verschiedene digitale Zwillinge haben unterschiedliche Rollen. Dennoch sollte man beachten, dass es sich allgemein um eine sehr stark vernetzte Komponente handelt, über dessen Schutz man sich besondere Gedanken machen sollte.

 

Fraunhofer-Forscher Alexander Giehl klärt auf

Der Fraunhofer-Forscher Alexander Giehl erklärt: „Grundsätzlich ist der Digitale Zwilling einfach ein weiterer Knoten im IT- oder OT-Netzwerk. Je mehr Komponenten es in einem Netzwerk gibt, desto größer ist die Angriffsfläche. Wenn man typische Angriffe analysiert, dann durchforsten Cyber-Kriminelle nach einem Einbruch gern das Unternehmensnetz und könnten dann auf einen Digitalen Zwilling stoßen.“

 

Mögliche Folgen sind unter anderem der Verlust von Intellectual Property bzw. Know-how – eine äußerst negative Konsequenz, da der Digitale Zwilling bekanntlich ein Systemmodell darstellt, in welches das ganze Know-how in Bezug auf das modellierte System eingeflossen ist.

Ein anderes Szenario wäre, dass die Angreifer einen Digital Twin „erbeuten“ und diesen als Experimentlabor nutzen, um die eigenen Angriffswerkzeuge zu testen und zu optimieren. Der Vorteil für die Angriffsseite ist, wenn dabei ein Digitaler Zwilling kaputtgeht, kann er einfach wieder zurückgesetzt werden. Das könnte dazu führen, dass die Komplexität von Angriffen steigt, weil es einfacher wird für Angreifer, ihre Werkzeuge zu evaluieren.

Als weitere Möglichkeit könnten Cyber-Kriminelle einen Digitalen Zwilling auch folgendermaßen manipulieren. Man könnte in das Systemmodell einen Trojaner-Vektor hineinbringen, um später über eine Backdoor Schadcodes nachzuladen.

Das schlimme dabei ist, dass die Viren nicht als Gefahr erkannt werden würden, da sie durch den digitalen Zwilling in das System eingeschleust wurden, sodass diese von ihm als „normal“ gesehen werden würden. Somit könnte man einfach Sicherheitsmaßnahmen aushebeln und sich unbemerkt in ein System, und so gesehen in ein Unternehmen, reinschleichen.

Mögliche Maßnahmen wären, dass man als allererstes den Zugang zu dem System streng kontrolliert und protokolliert. Ebenso wäre es sinnvoll, den Digitalen Zwilling etwas abgetrennt vom Netzwerk zu betreiben – zum Beispiel in einer Sandbox-Umgebung, die nicht nur per Software besonders gesichert ist, sondern auch durch Hardware in Form von Security-Modulen.