Definition
Digitaler Zwilling
Ein Digitaler Zwilling ist eine exakte virtuelle Repräsentation eines realen physischen Objekts über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg.
Ein solches Objekt kann eine einzelne Komponente, ein System oder ein ganzer Systemverbund sein.
Dabei umfasst die Repräsentation alle für den jeweiligen Anwendungszweck relevanten Eigenschaften und Verhaltensaspekte.
Digitaler Schatten
Die Datenebene, der Digitale Schatten, stellt die primären Eingangsinformationen für den Digitalen Zwilling dar.
Der Digitale Schatten bildet die Gesamtheit aller Messgrößen und sonstiger Informationsträger ab, die als Daten die Zustände des Objekts beschreiben.
Dies können strukturierte Daten sein, die aus Prozessgrößen (z. B. Kräften, Temperaturen, Schwingungen) oder Maschinenparametern (z. B. Achspositionen, Spindeldrehzahlen, Motorströme) generiert werden. Sie besitzen ein festes Datenformat. Unstrukturierte Daten (Texte, Videos, Fotografien) besitzen kein festes Datenformat. Dennoch können diese Datenträger zur Zustandsbeschreibung in der Zerspanung wichtig sein (z.B. optische Verschleißbilder von Schneidkanten, visuelle Aufnahme von Temperaturfeldern).
Modelle
Die Modelle bilden den funktionalen Kern des Digitalen Zwillings.
Sie verknüpfen die Daten des Digitalen Schattens mit den physikalischen Zusammenhängen des realen Objekts und ermöglichen so dessen virtuelle Abbildung. Je nach Anwendungsfall kommen analytische, numerische, empirische oder KI-basierte Modelle zum Einsatz.
Sie dienen dazu, Zustände und Eigenschaften zu berechnen, das Systemverhalten vorherzusagen sowie Fertigungsprozesse virtuell zu analysieren, zu bewerten und zu optimieren.
Unsicherheiten
Die Unsicherheit beschreibt die Abweichung zwischen realem Objekt und dessen digitaler Repräsentation. Sie entsteht durch Messungenauigkeiten, Modellannahmen sowie die Kombination mehrerer Modelle und beeinflusst die Aussagekraft von Simulationen und Vorhersagen.
Die Quantifizierung dieser Unsicherheiten ist eine wesentliche Voraussetzung, um Ergebnisse des Digitalen Zwillings zuverlässig zu bewerten und belastbare Entscheidungen abzuleiten.
Ein Digitaler Zwilling schafft Transparenz über Prozesse und Datenflüsse. Er bildet damit eine Grundlage zur strukturierten Analyse, Bewertung und Optimierung industrieller Fertigungssysteme.