Was ist die digitale Zwillingstechnologie?
Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Modell eines physischen Objekts. Es erstreckt sich über den Lebenszyklus des Objekts und verwendet Echtzeitdaten, die von Sensoren am Objekt gesendet werden, um das Verhalten zu simulieren und den Betrieb zu überwachen. Digitale Zwillinge können viele reale Gegenstände replizieren, von einzelnen Geräten in einer Fabrik bis hin zu vollständigen Installationen wie Windkraftanlagen und sogar ganzen Städten. Die digitale Zwillingstechnologie ermöglicht es Ihnen, die Leistung einer Anlage zu überwachen, potenzielle Fehler zu identifizieren und fundiertere Entscheidungen über Wartung und Lebenszyklus zu treffen.
Welche Vorteile bieten digitale Zwillinge?
Digitale Zwillinge bieten Anwendern viele Vorteile. Wir werden einige der folgenden Punkte beleuchten.
Verbesserte Leistung
Mit Informationen und Erkenntnissen in Echtzeit, die von digitalen Zwillingen bereitgestellt werden, können Sie die Leistung Ihrer Geräte, Anlagen oder Einrichtungen optimieren. Probleme können sofort behoben werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Systeme optimal funktionieren und Ausfallzeiten reduziert werden.
Vorausschauende Fähigkeiten
Digitale Zwillinge können Ihnen eine vollständige visuelle und digitale Ansicht Ihrer Produktionsanlage, Ihres Geschäftsgebäudes oder Ihrer Einrichtung bieten, selbst wenn diese aus Tausenden von Geräten besteht. Intelligente Sensoren überwachen die Leistung jeder Komponente und melden Probleme oder Fehler, sobald sie auftreten. Sie können bei den ersten Anzeichen von Problemen eingreifen und müssen nicht warten, bis die Geräte vollständig ausfallen.
Fernüberwachung
Die virtuelle Natur digitaler Zwillinge bedeutet, dass Sie Anlagen aus der Ferne überwachen und steuern können. Fernüberwachung bedeutet auch, dass weniger Personen potenziell gefährliche Industrieanlagen überprüfen müssen.
Beschleunigte Produktionszeit
Sie können die Produktionszeit von Produkten und Anlagen beschleunigen, bevor sie existieren, indem Sie digitale Replikate erstellen. Durch Ausführen von Szenarien können Sie sehen, wie Ihr Produkt oder Ihre Anlage auf Fehler reagiert, und die erforderlichen Änderungen vor der eigentlichen Produktion vornehmen.
Welche Branchen verwenden die Technologie des digitalen Zwillings?
Eine Reihe von Branchen verwendet zunehmend digitale Zwillinge, um virtuelle Darstellungen ihrer realen Systeme zu erstellen. Einige von ihnen beinhalten die folgenden.
Baugewerbe
Bauteams erstellen digitale Zwillinge, um Wohn-, Gewerbe- und Infrastrukturprojekte besser zu planen und gleichzeitig ein Echtzeitbild über den Fortschritt bestehender Projekte zu erhalten. Architekten verwenden auch digitale Zwillinge als Teil ihrer Projektplanung, indem sie die 3D-Modellierung von Gebäuden mit der digitalen Zwillingstechnologie kombinieren. Gewerbliche Gebäudemanager verwenden digitale Zwillinge, um aktuelle und historische Temperatur-, Belegungs- und Luftqualitätsdaten in Räumen und Freiflächen zu überwachen, um den Komfort der Bewohner zu verbessern.
Herstellung
Digitale Zwillinge werden im gesamten Lebenszyklus der Produktion eingesetzt, vom Entwurf und Planung bis zur Wartung bestehender Anlagen. Ein digitaler Zwillingsprototyp ermöglicht es Ihnen, Ihre Ausrüstung jederzeit zu überwachen und Leistungsdaten zu analysieren, die zeigen, wie ein bestimmter Teil oder die Gesamtheit Ihrer Anlage funktioniert.
Energie
Digitale Zwillinge werden im Energiesektor häufig eingesetzt, um die strategische Projektplanung zu unterstützen und die Leistung und Lebenszyklen bestehender Anlagen wie Offshore-Anlagen, Raffinerieanlagen, Windparks und Solarprojekte zu optimieren.
Automobilbranche
Die Automobilindustrie verwendet digitale Zwillinge, um digitale Fahrzeugmodelle zu erstellen. Digitale Zwillinge können Ihnen Einblicke in das physische Verhalten des Fahrzeugs sowie in Software-, mechanische und elektrische Modelle geben. Dies ist ein weiterer Bereich, in dem die prädiktive Wartung wertvoll ist, da ein digitaler Zwilling ein Service-Center oder einen Benutzer warnen kann, wenn er ein Problem mit der Komponentenleistung feststellt.
Gesundheitswesen
Digitale Zwillinge werden in der Gesundheitsbranche an mehreren Stellen eingesetzt. Dazu gehört der Bau virtueller Zwillinge ganzer Krankenhäuser, anderer Gesundheitseinrichtungen, Labors und menschlicher Körper, um Organe zu modellieren und Simulationen durchzuführen, um zu zeigen, wie Patienten auf bestimmte Behandlungen ansprechen.
Welche Arten von digitalen Zwillingen gibt es?
Es gibt verschiedene Arten von digitalen Zwillingen, die oft nebeneinander in ein und demselben System laufen können. Während einige digitale Zwillinge nur einzelne Teile eines Objekts replizieren, sind sie alle entscheidend für die Bereitstellung einer virtuellen Darstellung. Die häufigsten Arten von digitalen Zwillingen sind die folgenden.
Komponenten-Zwillinge
Komponenten-Zwillinge oder Teile-Zwillinge sind die digitale Darstellung eines einzelnen Teils eines gesamten Systems. Diese sind wesentliche Bestandteile für den Betrieb einer Anlage, wie z. B. ein Motor in einer Windkraftanlage.
Asset-Zwillinge
In der Terminologie des digitalen Zwillings sind Assets zwei oder mehr Komponenten, die als Teil eines umfassenderen Systems zusammenarbeiten. Asset-Zwillinge stellen virtuell dar, wie die Komponenten interagieren und Leistungsdaten erzeugen, die Sie analysieren können, um fundierte Entscheidungen zu treffen.
System-Zwillinge
Eine höhere Abstraktionsebene als Asset-Zwillinge sind System-Zwillinge oder Einheits-Zwillinge. Ein System-Zwilling zeigt, wie verschiedene Assets als Teil eines umfassenderen Systems zusammenarbeiten. Die Transparenz, die die System-Zwilling-Technologie bietet, ermöglicht es Ihnen, Entscheidungen über Leistungssteigerungen oder Effizienzsteigerungen zu treffen.
Prozess-Zwillinge
Prozess-Zwillinge zeigen Ihnen die digitale Umgebung eines ganzen Objekts und geben Einblick darüber, wie die verschiedenen Komponenten, Assets und Einheiten zusammenarbeiten. Beispielsweise kann ein digitaler Prozess-Zwilling den Betrieb Ihrer gesamten Produktionsanlage digital reproduzieren und alle darin enthaltenen Komponenten zusammenführen.
Wie funktioniert ein digitaler Zwilling?
Ein digitaler Zwilling funktioniert durch die digitale Replikation eines physischen Assets in der virtuellen Umgebung, einschließlich seiner Funktionalität, Merkmale und seines Verhaltens. Eine digitale Echtzeitdarstellung des Assets wird mithilfe intelligenter Sensoren erstellt, die Daten vom Produkt sammeln. Sie können die Darstellung über den gesamten Lebenszyklus eines Assets hinweg verwenden, von ersten Produkttests bis hin zum realen Betrieb und der Außerbetriebnahme.
Digitale Zwillinge verwenden mehrere Technologien, um ein digitales Modell eines Assets bereitzustellen. Dazu gehören die folgenden.
Internet der Dinge
Internet der Dinge bezieht sich auf ein kollektives Netzwerk verbundener Geräte und die Technologie, die die Kommunikation zwischen Geräten und der Cloud sowie zwischen den Geräten selbst erleichtert. Dank des Aufkommens kostengünstiger Computerchips und der Telekommunikation mit hoher Bandbreite sind heute Milliarden von Geräten mit dem Internet verbunden. Digitale Zwillinge verlassen sich auf IoT-Sensordaten, um Informationen vom Objekt der realen Welt in das Objekt der digitalen Welt zu übertragen. Die Daten werden in eine Softwareplattform oder ein Dashboard eingegeben, wo Sie die Datenaktualisierung in Echtzeit sehen können.
Künstliche Intelligenz
Künstliche Intelligenz (KI) ist der Bereich der Informatik, der sich mit der Lösung kognitiver Probleme befasst, die in der Regel mit der menschlichen Intelligenz in Verbindung gebracht werden, wie z. B. Lernen, Problemlösung und Mustererkennung. Machine Learning (ML) ist eine KI-Technik, die statistische Modelle und Algorithmen entwickelt, damit Computersysteme Aufgaben ohne explizite Anweisungen ausführen und sich stattdessen auf Muster und Schlussfolgerungen verlassen. Die Technologie des digitalen Zwillings nutzt Algorithmen des Machine Learnings, um die großen Mengen an Sensordaten zu verarbeiten und Datenmuster zu identifizieren. Künstliche Intelligenz und Machine Learning (KI/ML) bieten Dateneinblicke in Bezug auf Leistungsoptimierung, Wartung, Emissionsausstoß und Effizienz.
Digitale Zwillinge im Vergleich zu Simulationen
Digitale Zwillinge und Simulationen sind beide virtuelle modellbasierte Simulationen, es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede. Simulationen werden in der Regel für den Entwurf und in bestimmten Fällen für die Offline-Optimierung verwendet. Konstrukteure geben Änderungen an Simulationen ein, um Was-wäre-wenn-Szenarien zu beobachten. Digitale Zwillinge hingegen sind komplexe virtuelle Umgebungen, mit denen Sie in Echtzeit interagieren und die Sie aktualisieren können. Sie sind größer in Umfang und Anwendung.
Betrachten Sie zum Beispiel eine Autosimulation. Ein neuer Fahrer kann ein umfassendes Training absolvieren, die Funktionsweise verschiedener Fahrzeugteile erlernen und verschiedene reale Szenarien erleben, während er virtuell fährt. Die Szenarien sind jedoch nicht mit einem tatsächlichen physischen Auto verknüpft. Ein digitaler Zwilling des Autos ist mit dem physischen Fahrzeug verbunden und weiß alles über das eigentliche Auto, z. B. wichtige Leistungsstatistiken, die in der Vergangenheit ausgetauschten Teile, mögliche Probleme, die von den Sensoren beobachtet wurden, frühere Wartungsaufzeichnungen und vieles mehr.
Was sind digitale AWS-Zwillingsprojekte?
AWS arbeitet mit vielen Unternehmen an digitalen Zwillingsprojekten zusammen. Dazu gehören einige der folgenden.
Carrier
Der Anbieter von Gebäude- und Kühlkettenlösungen, Carrier, nutzt AWS, um seine digitalen Lösungen schnell weiterzuentwickeln. Das Unternehmen nutzt AWS-IoT-Services, um seine gemeinsame Services-Plattform carrier.io zu entwickeln. Es verwendete auch AWS-Technologie für die Anlagenmodellierung sowie die Erstellung und Integration digitaler Zwillinge, um seine physischen Systeme zu replizieren.
INVISTA
Die Tochtergesellschaft von Koch Industries, INVISTA, ist auf Spezialmaterialien spezialisiert, die in verschiedenen Sektoren verwendet werden, darunter Kleidung, Autos und Computer. Es arbeitete mit AWS zusammen, um digitale Zwillinge seiner Fertigungsbetriebe zu erstellen und den Mitarbeitern einen vollständigen digitalen Überblick über seine Anlagen und Daten zu geben.
John Holland
John Holland ist eines der führenden integrierten Infrastruktur- und Immobilienunternehmen Australiens. Im Rahmen einer digitalen Transformation konnte das Unternehmen digitale Zwillinge im Bauwesen schaffen, die Managern ein digitales Bild ihrer Projekte vermitteln. AWS erfasst Betriebsdaten für die Leistungsüberwachung, Umgebungsüberwachung, Schadensfälle und historische Daten.
Wie kann AWS bei der digitalen Zwillingstechnologie helfen?
AWS IoT TwinMaker hilft Ihnen bei der Optimierung von Betrieb und Leistung, indem digitale Zwillinge aus realen Systemen geschaffen werden. AWS IoT TwinMaker bietet Ihnen die Tools zur digitalen Replikation von Gebäuden, Fabriken, Produktionsstätten, Produktionslinien und Industrieanlagen. Sie können vorhandene 3D-Modelle wie CAD-Dateien (Computer Aided Design) und Building Information Modeling (BIM) in AWS IoT TwinMaker importieren, um 3D-Visualisierungen Ihrer Systeme zu erstellen. Mit AWS IoT TwinMaker können Sie Folgendes tun:
- Den Gebäudebetrieb optimieren.
- Die Produktionsleistung beschleunigen.
- Die Anlagenleistung verbessern.
- Prozessanomalien finden und beheben.
- Den Gebäudezustand überwachen und verbessern.
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