Die ultimative Karte von „Intelligence+“: Die Welt der digitalen Zwillinge

Ein digitaler Zwilling kopiert ein physisches Objekt digital, simuliert das Verhalten des Objekts in der realen Umgebung und simuliert virtuell Produkte, Herstellungsprozesse und sogar ganze Fabriken, wodurch die Produktionseffizienz der Produktforschung und -entwicklung sowie der Herstellung von Fertigungsunternehmen verbessert wird.

Anders als beim herkömmlichen Produktdesign werden mit der Digital-Twin-Technologie Produkte in einem virtuellen dreidimensionalen Raum erstellt. Jede Abmessung und jede Montagebeziehung von Komponenten und Produkten lässt sich problemlos ändern. Dadurch wird die Überprüfung der Produktgeometrie sowie der Montage- und Prozessdurchführbarkeit erheblich vereinfacht. Dadurch können Anzahl, Zeit und Kosten der Herstellung physischer Prototypen während des Iterationsprozesses erheblich reduziert werden.

Gartner prognostiziert, dass bis 2021 50 % der großen Industrieunternehmen weltweit die Digital-Twin-Technologie nutzen und so die Effizienz um 10 % steigern werden. Insbesondere Unternehmen aus der Fertigungs- und Maschinenbaubranche müssen die Implementierung der Digital-Twin-Technologie als Teil ihrer intelligenten Entwicklungsstrategie in Betracht ziehen, wenn sie der Konkurrenz einen Schritt voraus sein wollen.

Die eigentliche Funktion digitaler Zwillinge besteht darin, eine umfassende Quasi-Echtzeitverbindung zwischen der physischen und der digitalen Welt herzustellen, eine Vernetzung, Kommunikation und Interoperabilität zwischen der physischen und der digitalen Welt zu erreichen, ein neues System für die virtuelle Welt aufzubauen, um die physische Welt zu beschreiben, zu diagnostizieren, vorherzusagen und Entscheidungen über sie zu treffen, und die Effizienz der Ressourcenzuweisung in der physischen Welt zu optimieren.

Aus der Perspektive des spezifischen Implementierungspfads integrieren digitale Zwillinge zunächst verschiedene Daten physischer Objekte und stellen eine getreue Abbildung physischer Objekte dar. Zweitens existieren digitale Zwillinge während des gesamten Lebenszyklus physischer Objekte, entwickeln sich mit ihnen weiter und sammeln kontinuierlich relevantes Wissen. Schließlich beschreiben digitale Zwillinge nicht nur physische Objekte, sondern optimieren auch physische Objekte auf der Grundlage von Modellen und erreichen so letztendlich eine Transformation der physischen Welt.

Die Boeing 777 ist das weltweit erste Passagierflugzeug, das ohne Zeichnungen oder Modelle mithilfe digitaler Zwillinge konstruiert wurde. Die Boeing 777 besteht aus bis zu 3 Millionen Teilen. Während des Designprozesses gab es nicht einmal eine einzige Zeichnung und es ging direkt in die Massenproduktion. Durch die Digital-Twin-Technologie kann der F&E-Zyklus effektiv um 40 % verkürzt und der Nacharbeitsaufwand um 50 % reduziert werden.

Beim Bau von Smart Cities bieten digitale Zwillinge mehr Möglichkeiten. Einige Städte haben bei der Nutzung digitaler Zwillingstechnologie für das Smart City-Management eine Vorreiterrolle übernommen und der Prototyp der digitalen Zwillingsstadt Hangzhou hat bereits Gestalt angenommen. Im Bezirk Xiaoshan in Hangzhou passt das Alibaba Cloud ET City Brain die Ampeln automatisch an und verkürzt so die Zeit, die 120 Krankenwagen bis zum Eintreffen am Unfallort benötigen, um die Hälfte. In kritischen Notfallsituationen wird Technologie eingesetzt, um Patienten eine „grüne Lebensader“ zu öffnen. Mithilfe von ET City Brain hat Hangzhou nun eine intelligente Ampelkonfiguration erreicht, wodurch die Fahrzeit im Pilotgebiet um 15,3 % reduziert wurde.

Das Projekt „Beating Heart“ von Dassault hat erfolgreich erfasst, wie jede Muskelfaser Elektrizität erzeugt, um

Die wahre Bewegung des menschlichen Herzens. Sobald der gesamte physikalische Prozess genau beschrieben ist, erstellt sich das Modell von selbst. Die 3D-Darstellung von Herzdefekten hilft Chirurgen bei der Planung des optimalen chirurgischen Vorgehens.

Durch die weitere Integration traditioneller Modellierungs- und Simulationstechnologien mit dem Internet der Dinge, Big Data und künstlicher Intelligenz werden der Wert und die Rolle digitaler Zwillinge deutlicher sichtbar und digitale Zwillinge werden in mehr Bereichen eine wichtigere Rolle spielen.

Ob in der Fertigung, der medizinischen Versorgung, dem Bauwesen oder anderen Bereichen, in der Cyberwelt werden wir künftig eine Reihe von Betriebssystemen erforschen und etablieren, die in Echtzeit mit dem physischen Raum verknüpft sind, um eine optimale Ressourcenverteilung in Fertigungsprozessen, Gebäudestrukturen, medizinischen Experimenten, der Stadtverwaltung und anderen Bereichen zu erreichen. Das auf „physischer Entität + digitalem Zwilling“ basierende System zur Ressourcenoptimierung und -zuweisung wird zum ultimativen Modell der digitalen Entwicklung.

Das explosionsartige Wachstum der Datenmengen in den letzten Jahrzehnten hat dazu geführt, dass sich die digitalen Zwillinge der physischen Welt ständig verbessern. In Zukunft wird der digitale Spiegel der physischen Welt kontinuierlich von Time-Sharing zu Echtzeit, von Makro zu Mikro verbessert und bildet einen vollständigen digitalen Zwilling. Seine Rolle hat sich von der Unterstützung des Menschen bei der Umgestaltung der physischen Welt hin zur Bestimmung der Umgestaltung der physischen Welt und sogar zur Schaffung einer neuen Welt jenseits der menschlichen Vorstellungskraft entwickelt.