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Was ist ein Digitaler Zwilling?
Lernen Sie die Definition des Digitalen Zwillings und dessen fünf verschiedene Reifegrade kennen.
Lernen Sie die Definition des Digitalen Zwillings und dessen fünf verschiedene Reifegrade kennen.
Digitale Zwillinge haben das Potential, in unterschiedlichster Art und Weise eingesetzt zu werden und Mehrwert zu stiften. Wegen der vielen Unterschiede in Kriterien und Funktionsweise haben sich Klassifikationen für Digitale Zwillinge etabliert. Was sind Reifegrade? Welche Arten von Digitalen Zwillingen gibt es und worin unterscheiden sie sich? Welche Mehrwerte schaffen diese? Erfahren Sie, in welche Kategorien Digitale Zwillinge eingeteilt werden und welche Arten von Digitalen Zwillingen es bezüglich des Bauwesens gibt.
Ein Digitaler Zwilling ist ein digitales Abbild eines physischen Systems, wobei das reale System und sein virtuelles Abbild bestenfalls über den gesamten Lebenszyklus durch einen automatischen Daten- und Informationsaustausch in Echtzeit miteinander verknüpft sind. Je nach Komplexität und Reifegrad sammelt der Digitale Zwilling unterschiedliche Daten seines realen Zwillings, verwaltet, analysiert, bewertet und visualisiert diese und ermöglicht schlussendlich je nach Anwendungsfall zum Beispiel die Überprüfung des Soll-Ist-Zustandes oder die Anwendung prädiktiver Instandhaltungskonzepte. Er kann somit dem Nachvollziehen der Vergangenheit, der Kontrolle der Gegenwart und der Prognose der Zukunft dienen.
Um eine eindeutigere Beschreibung der Fähigkeiten eines Digitalen Zwillings zu ermöglichen, haben sich fünf Reifegrade etabliert. Beginnend mit Reifegrad 1 besteht ein Digitaler Zwilling einzig aus einer virtuellen Nachbildung des realen Objekts mit der Einbindung von objektbezogenen (Zustands-)Daten. Im Reifegrad 2 werden zusätzlich sensorbasierte Messdaten für dessen Zustandsbewertung in Echtzeit genutzt.
Ein Digitaler Zwilling im Reifegrad 3 nutzt diese Daten weiterführend und erstellt Zustandsprognosen, aus denen er im Reifegrad 4 mit Hilfe von maschinellem Lernen eigenständig Handlungsempfehlungen entwickelt. Im höchsten Reifegrad 5 ist der Digitale Zwilling autonom, lernt und handelt selbstständig. Aktuelle Entwicklungen gehen im Infrastrukturbereich allerdings noch nicht über den Reifegrad 3 hinaus.
Neben dem Reifegrad lassen sich auch verschiedene Arten von Digitalen Zwillingen unterscheiden. Grundsätzlich gibt es Komponentenzwillinge, Objektzwillinge und Systemzwillinge. Ein Komponentenzwilling bildet lediglich ein einzelnes funktionierendes Bauteil ab (Querträger, Hänger, Lager etc.). Ein Objektzwilling ist ein Abbild des gesamten baulichen Objekts mit mehreren internen Komponenten. Und ein System aus mehreren zusammenhängenden Objektzwillingen der gleichen oder ähnlichen Domäne lässt sich durch einen Systemzwilling abbilden.
Darüber hinaus existieren Prozesszwillinge und vernetzte Zwillinge, wobei erstere tendenziell Prozesse wie z. B. Lieferketten oder auch Erhaltungsprozesse abbilden; letztere domäneübergreifende Zwillinge (Wohngebäude, Infrastruktur, Fabriken etc.) miteinander verbinden.
Alle Arten von Digitalen Zwillingen haben in ihren unterschiedlichen Reifegraden das Ziel, einen Mehrwert zu erschaffen: Indem sie es ermöglichen, das Verhalten des realen Objekts genauer zu verstehen, um daraus abgeleitet präzisere und damit bessere Entscheidungen für das physische System zu treffen.
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