Crashkurs Blockchain

2 Der Digital Twin

Das Erste was einem durch den Kopf geht, wenn man an den Begriff »Digital Twin« (auf Deutsch: digitaler Zwilling) denkt, ist eine Maschine, die mitsamt ihrer Funktionalität und ihren Eigenschaften digitalisiert wird. Das virtuelle Abbild der Maschine existiert neben der realen Maschine und hilft, die Wartung der Maschine zu überwachen und zu optimieren, zukünftige Erweiterungen für eine bessere Leistung zu planen usw.

Der Digital Twin ist kein neues Konzept. Es ist seit vielen Jahren in der Industrie vorhanden und revolutioniert dort die Abläufe entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Dabei handelt es sich nicht zwangsweise um eine Maschine, es kann sich vielmehr um jedes reale Gebilde handeln, eine Produktion oder die Performance, die digital nachgebildet wird. Auf diese Weise können die einzelnen Prozessschritte effektiver miteinander verknüpft werden und es findet, was noch wichtiger ist, ein übergreifender Datenaustausch statt. Das wiederum steigert die Effizienz, verkürzt die Entwicklungszyklen, minimiert die Fehlerquote und öffnet die Tür für neue Geschäftsmöglichkeiten.

Begrenzt sich der Einsatz von Digital Twins aber ausschließlich auf die Produktionstechnik? Können dezentrale digitale Identitäten auch für Menschen geschaffen werden? In diesem Kapitel wird betrachtet, warum das Konzept des Digital Twins für Menschen ein ebenso nützliches Konzept sein kann wie für Maschinen. Was hat die Blockchain damit zu tun? Und: Warum hilft sie dabei, eine Art «Wiedergeburt« des Digital Twins zu ermöglichen? Darüber hinaus schauen wir uns einige Anwendungsfälle an, die von diesem Konzept enorm profitieren können. Es wird sich zeigen, dass dieses Konzept über viele Industrien hinweg einsetz- und anwendbar ist.

Wie sieht es nun mit dem persönlichen Digital Twin aus? Auf unterschiedliche Arten und Weisen hinterlassen wir alle Spuren im Internet - dieser »Digital Footprint« ist vielen Nutzern allerdings nicht bewusst. Diese Informationen zusammen mit all den anderen Informationen, die uns definieren, bilden mehr oder weniger einen digitalen Zwilling von uns, und es wäre an der Zeit, dass wir die Kontrolle darüber übernehmen, wer unsere digitale Identität besitzt und weiterteilen darf.

2.1 Konzept des Digital Twins

Die meist benutzte Definition bezeichnet den Digital Twin als virtuelles Abbild eines Objekts aus der realen Welt. Es spielt dabei keine Rolle, ob das Gegenstück in der realen Welt bereits existiert oder zukünftig erst existieren wird. Um die Definition nicht zu beschränken, ist es wichtig, zu wissen, dass diese digitale Reproduktion sowohl physische als auch nicht physische Objekte betreffen und sich auch auf Menschen beziehen kann. Das heißt: Es kann sich hierbei z. B. um ein virtuelles Modell eines Produkts, eines Systems, eines Orts, einer Dienstleistung oder eben einer Person handeln.

Der wichtigste Aspekt von Digital Twins ist der übergreifende Informationsaustausch. Mittels der digitalen Repräsentanz einer Maschine kann eben die Wartung optimiert und effektiver überwacht werden. Digital Twins ermöglichen es, die Herstellung eines Produkts virtuell zu planen. Zusätzlich zum Datenaustausch spielen hier Algorithmen eine wichtige Rolle. Sie erlauben Simulationsmodelle zu bauen, die funktionale oder physische Eigenschaften des Digital Twins simulieren. Werden die virtuellen Abbildungen mit realen Daten versorgt, erhält man die Möglichkeit, reale Tests durch virtuell durchgeführte Erprobungen zu ersetzen. Damit lassen sich sehr teure Tests, z. B. von komplexen Anlagen oder von Flugzeugen, teilweise durch Simulationen ersetzen.

Zusammengefasst muss ein Digital Twin die folgenden drei Elemente besitzen:

• reales Objekt (existent oder geplant),
• Digital Twin im virtuellen Raum und
• Informationsaustausch, der die beiden vorherigen Elemente miteinander verbindet.

Abb. 40: Digital Twin

2.2 Persönlicher Digital Twin - Science-Fiction oder Realität?

Schauen wir uns jetzt das Konzept des Digital Twins im Kontext von Menschen an. Ist das Science-Fiction oder bereits Realität?

Im Internet, vor allem beim Onlinespielen, haben wir es schon lange mit einem Avatar zu tun - einer grafischen Figur, die einem Internetbenutzer in der virtuellen Welt zugeordnet wird. Der Avatar besteht meistens aus einem Namen und einem einfachen Bild. Das reicht aber schon, um uns im Netz zu repräsentieren. Darüber hinaus gibt es, bei ausgefeilteren Spielen, jetzt schon die Möglichkeit, seinen Avatar anzupassen und mit bestimmten Merkmalen auszustatten, die uns ähnlich sind.

Stellen wir uns vor, wir haben einen realistischen Avatar, der uns 1:1 abbildet. Wie könnte dann beispielweise das Online-Shopping aussehen? Wäre es nicht schön, mit ihm in die virtuelle Anprobe zu gehen, Klamotten auszuprobieren und erst dann zu entscheiden, was uns tatsächlich passt, statt zu viele Kleidungsstücke zu kaufen, um die meisten wieder zurückzuschicken? Retouren würden auf diese Weise eindeutig reduziert.

Für Gebäude, Orte, Produkte, Prozesse und auch Dienstleistungen boomen die Digital Twins. Doch was ist mit uns Menschen? Wieso ist der persönliche Digital Twin nicht so präsent wie die anderen erwähnten Digital Twins? Und was ist eigentlich der Digital Twin im menschlichen Kontext?

Insgesamt gesehen besteht der persönliche Digital Twin aus dem kompletten Digital Footprint, den wir als Menschen durch unsere Attribute, Interaktionen und Online-Präsenzen erzeugen. Wird er mit Innovationen wie etwa Internet of Things und Analytics kombiniert, kann er uns helfen, unsere zukünftigen Bedürfnisse zu bestimmen.

2.2.1 EXKURS: Internet of Things (IoT)

Bereits 1991 hatte Mark Weiser die Vision vom heutigen Internet of Things bzw. Internet der Dinge (IdD), als er in seinem Aufsatz »The Computer for the 21st Century« über »Ubiquitous Computing« schrieb. Das erste Mal verwendete jedoch Kevin Ashton den Begriff im Jahr 1999. Doch bekannt und verbreitet wurde »Internet of Things«, was übersetzt das »Internet der Dinge« oder auch »Allesnetz« heißt, erst durch die Aktivitäten der Auto-ID-Labs und nutzte dabei die aktuellen Fortschritte der Softwareentwicklung, die sinkenden Hardwarepreise und die neue, moderne Einstellung zur Technologie.

Internet of Things bezieht sich auf die Vernetzung von intelligenten Geräten und Systemen, um Daten zu nutzen, die von eingebetteten Sensoren und Aktoren in Maschinen und anderen physischen, nicht nur menschlichen, Objekten (things) erfasst werden. Internet of Things ermöglicht den Nutzern somit eine umfassendere Automatisierung und Analyse. Grundlagen hierfür sind radio-frequency indentifications (RFID), Strichcodes und 2D-Codes.

Internet of Things liefert Lösungen zur Energieeffizienz, Sicherheit, Gesundheit, Bildung und zu vielen weiteren Aspekten des täglichen Lebens und hilft Unternehmen bei Entscheidungsfindungen und der Steigerung der Produktivität von Maschinen in der Fertigung, im Einzelhandel, in der Landwirtschaft und in anderen Sektoren.

78 % der Unternehmer gehen laut der Studie »Internet of Things 2018« von IDG Research Services davon aus, dass Internet of Things innerhalb der nächsten drei Jahre für sie wichtig bis sehr wichtig wird und 62 % der Unternehmen sind sehr zufrieden oder zufrieden mit den Ergebnissen ihrer bisherigen IoT-Projekte, von denen bisher kein einziges Vorhaben gescheitert ist.

Zu den wichtigsten Bestandteilen des Internet of Things gehören die Konnektivität, die Sensoren und Aktoren, die künstliche Intelligenz und die Verwendung von kleinen, kostengünstigen und leistungsfähigen, speziell für das Internet of Things entwickelten Geräten, die Präzision, Skalierbarkeit und Vielseitigkeit gewährleisten. Die Technologie verbessert praktisch jede Lebenssituation durch Datenerfassung, künstliche Intelligenzalgorithmen und Netzwerke. Dabei muss das Netzwerk nicht mehr ausschließlich an große Anbieter gebunden sein, denn das Internet of Things erstellt selbst kleine Netzwerke zwischen den Systemen und Geräten. Als bestimmende Elemente dienen die Sensoren, die Daten aus einem passiven Netzwerk von Geräten in ein aktives System transferieren, das wiederum eine Integration in die reale Welt ermöglicht.

Internet of Things verbessert die Kundenbindung durch umfassende Analysen, die effektivere Interaktionen mit Benutzern ermöglichen. Es optimiert die Verwendung von Geräten und Technologien und führt zu einem effektiveren Ressourcenmanagement. Die Vielseitigkeit des Internet of Things ist fast grenzenlos. Derzeit nutzen vorrangig Branchen das Internet of Things wie die Industrie 4.0, Qualitätssicherung und Smart Connected Products. Das Internet of Things soll diese Unternehmen...