Digitale Zwillinge sind virtuelle Abbilder realer Systeme – von Fabriken über Städte bis zu menschlichen Organen. Sie ermöglichen Simulationen, Fehlererkennung und Optimierungen, bevor Änderungen in der realen Welt umgesetzt werden. Während Künstliche Intelligenz intensiv diskutiert wird, bleiben digitale Zwillinge oft unbeachtet, obwohl sie in vielen Branchen bereits erhebliche Vorteile bieten.
Industrie: Effizienzsteigerung durch virtuelle Modelle
In der Industrie sind digitale Zwillinge besonders verbreitet. Laut einer Bitkom-Umfrage unter 555 Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes messen 62 Prozent der Befragten ihnen eine große Bedeutung für die Wettbewerbsfähigkeit bei. Dennoch sieht sich nur knapp ein Viertel als Vorreiter. Vielen Firmen fehlen Echtzeitdaten und die passende IT-Infrastruktur.
Der Baustoffkonzern Wienerberger hat diese Hürden überwunden und setzt seit 2020 auf digitale Zwillinge. In seinen Werken erfasst das Unternehmen täglich mehrere Millionen Datenpunkte – zu Temperatur, Materialeigenschaften und Maschinenzuständen. Thomas Reetze, verantwortlich für IT-Lösungen in der Produktion, erklärt: „Wir nutzen digitale Zwillinge vor allem zur Prozessoptimierung, Qualitätssicherung, vorausschauenden Wartung sowie um unseren Energie- und Ressourceneinsatz zu reduzieren.“ Der größte Mehrwert liege darin, neue Produktionsprozesse virtuell zu testen, bevor sie in der Realität umgesetzt werden. „Anstatt im laufenden Betrieb zu experimentieren, simulieren wir unterschiedliche Szenarien und kennen die optimalen Einstellungen bereits vor der Umsetzung“, so Reetze.
Dank kontinuierlicher Datenmessung lassen sich Fehler in der Produktion schnell erkennen und beheben. Die digitalen Zwillinge sorgen für geringere Ausfallzeiten, weniger Materialausschuss und Überproduktion sowie reduzierte Lagerbestände. „Dadurch können wir einerseits unsere Produktionsgeschwindigkeit und Effizienz steigern und andererseits Materialeinsatz und Kosten reduzieren“, sagt Reetze. Das Unternehmen investierte in Sensoren, sammelt Daten in einer zentralen Cloud-Plattform und nutzt Algorithmen zur Mustererkennung. Die Datenqualität werde kontinuierlich verbessert: „Die Modelle der digitalen Zwillinge werden laufend mit realen Daten abgeglichen, sodass sich die Prognosegenauigkeit Schritt für Schritt erhöht.“
Stadtplanung: Digitale Kopien für bessere Entscheidungen
Digitale Zwillinge werden zunehmend auch in der Stadtplanung eingesetzt. Virtuelle Stadtmodelle helfen Verwaltungen, Verkehrsflüsse zu optimieren, Überschwemmungsrisiken zu berechnen oder die Auswirkungen neuer Bebauung auf das Stadtklima zu simulieren. Singapur hat eine vollständige digitale Kopie seiner Infrastruktur erstellt. In Deutschland arbeiten Städte wie Hamburg, Leipzig und München an ähnlichen Projekten.
In Hamburg wird anhand der Haupthafenroute eine Software entwickelt, die mit geringem Aufwand digitale Zwillinge von Brücken und Straßenabschnitten erstellt. Ziel ist die Echtzeit-Überwachung des Zustands und die frühzeitige Warnung vor Schwachstellen. Diese Technologie könnte helfen, die Lebensdauer von Infrastrukturbauwerken zu verlängern und Ausfälle zu vermeiden.
Medizin: Personalisierte Therapien durch Simulation
Ein weiteres Zukunftsfeld ist die Medizin. Forscher arbeiten an digitalen Modellen von Organen oder ganzen Patienten, um Therapien virtuell zu testen. Das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software-Engineering simuliert etwa die Wirkung und Nebenwirkung von Medikamenten am digitalen Zwilling, bevor der Patient die erste Tablette einnimmt. Dies könnte die Medikamentenentwicklung beschleunigen und Risiken minimieren.
Digitale Zwillinge machen komplexe Systeme beherrschbar, ohne dass exponentiell mehr Ressourcen nötig sind. Sie ermöglichen schnellere und fundiertere Entscheidungen – in der Industrie, der Stadtplanung und der Medizin.
