Von digi­ta­len Zwil­lin­gen und vir­tu­el­len Crash-Test-Dum­mys. Ein Exper­ten­kom­men­tar von Michael Böhm, Auto­mo­tive-Experte bei T‑Systems Austria.

Mehr Öko­lo­gie und Öko­no­mie, mehr Sicher­heit und Kom­fort, mehr Halt­bar­keit und Aus­fall­si­cher­heit. Die Anfor­de­run­gen an neue Auto­mo­delle wer­den immer höher. Frü­her ent­stan­den Ent­würfe neuer Autos am Zei­chen­brett der Inge­nieure, heute hilft CAD bei der Ent­wick­lung neuer Designs oder Kon­struk­ti­ons­wei­sen. Um diese dann bis zur Markt­reife zu brin­gen, erfor­derte es bis­her kos­ten- und zeit­in­ten­sive Tests an immer neuen Prototypen.
Das reale Fahr­erleb­nis der Kun­den kann dabei über­haupt nicht berück­sich­tigt wer­den. Tests las­sen sich nur mit Ver­suchs­per­so­nen im Labor durch­füh­ren. Abhilfe schaf­fen nun­mehr digi­tale Zwil­linge als digi­ta­les Abbild des rea­len Pro­dukts, das als vir­tu­el­ler Pro­to­typ und soge­nann­ter Crash Test Dummy die Ent­wick­lung ent­spre­chend ver­bes­ser­ter Autos deut­lich vereinfacht.

Vir­tu­elle Modelle mit allen Infor­ma­tio­nen aus Produktlebenszyklen
Ein digi­ta­ler Zwil­ling ist ein vir­tu­el­les Abbild eines belie­bi­gen Gegen­stands, basie­rend auf einer rie­si­gen Daten­menge. Mil­lio­nen Infor­ma­tio­nen wer­den gesam­melt, in soge­nann­ten „Data Lakes“ (Anm. Daten­seen) gespei­chert und intel­li­gent aus­ge­wer­tet (Anm. Advan­ced Ana­ly­tics). Sol­che digi­ta­len Zwil­linge gibt es sowohl für bereits exis­tie­rende Pro­dukte als auch für Pro­dukte in der Pla­nungs­phase oder wäh­rend der Produktion.
Diese vir­tu­el­len Modelle ent­hal­ten quasi alle ver­füg­ba­ren Infor­ma­tio­nen einer Phase des Pro­dukt­le­bens­zy­klus. Diese kön­nen jeder­zeit von (nahezu) jedem Ort der Welt abge­ru­fen wer­den. Das Spek­trum der Digi­tal-Twins in der Auto­mo­bil­bran­che reicht von ein­zel­nen Kom­po­nen­ten, wie Brem­sen oder Moto­ren, über einen Auto­typ, ein kon­kre­tes, aus­ge­lie­fer­tes Fahr­zeug oder ein Ersatz­teil bis hin zu gan­zen Fertigungsstraßen.

Enor­mer Entwicklungsaufwand
Die Auto­mo­bil­in­dus­trie steht unter Druck, denn im Ver­gleich zu ande­ren Bran­chen sind ihre Pro­dukt­ent­wick­lungs­zy­klen rela­tiv lang. Im Schnitt dau­ert es bis zu vier Jah­ren, bis ein neues Auto­mo­dell auf den Markt kommt, anschlie­ßend wird es etwa sechs bis zehn Jahre lang ver­kauft, bis es vom Nach­fol­ge­mo­dell abge­löst wird.
Der Haupt­grund für die lange Ent­wick­lungs­dauer liegt in den umfang­rei­chen Tests, die jede ein­zelne Kom­po­nente, aber auch das gesamte Auto durch­lau­fen muss, um wirk­lich zu Seri­en­reife zu gelan­gen. Es werde Pro­to­ty­pen gebaut, umfas­send über­prüft, Ände­run­gen vor­ge­nom­men, neue Pro­to­ty­pen gebaut – und wie­der getes­tet. Der Auf­wand ist ent­spre­chend enorm.

Die Ein­bin­dung der Zulieferbetriebe
Zusätz­lich müs­sen auch die Zulie­fe­rer in diese Pro­zesse mit­ein­be­zo­gen wer­den, schließ­lich sol­len diese spä­ter auch genau das pro­du­zie­ren kön­nen, was der Auto­bauer braucht. Der große Nut­zen digi­ta­ler Zwil­linge zeigt sich auch hier : ein vir­tu­el­ler Pro­to­typ kann mit weni­gen Tas­ten­drü­cken abge­än­dert und danach sofort neu getes­tet werden.
Zudem sind mit einem Digi­tal Twin unend­lich viele Wie­der­ho­lun­gen eines Sze­na­rios mög­lich, ohne dass ein neuer Pro­to­typ gebaut wer­den müsste. Das ver­kürzt die Durch­lauf­zei­ten und damit die gesamte Ent­wick­lungs­dauer enorm. Auch hier kön­nen die Zulie­fe­rer von Anfang an in jeg­li­che Pro­zesse ein­ge­bun­den werden.

Schnel­ler, bes­ser, öko­no­mi­scher und günstiger
Digi­tale Zwil­linge wer­den in der Cloud gespei­chert und damit kann ein Zulie­fe­rer jeder­zeit nach­voll­zie­hen, wel­che Ände­run­gen vor­ge­nom­men wur­den und wie die fer­tig getes­tete Kom­po­nente aus­se­hen soll. Das ermög­licht der Auto­zu­lie­fer­indus­trie, ihre Pro­duk­tion ent­spre­chend anzu­pas­sen, noch bevor das neue Auto­mo­dell kom­plett fer­tig ist. Die jewei­li­gen Kom­po­nen­ten sind damit schon ver­füg­bar, wenn der Auto­her­stel­ler mit sei­ner Pro­duk­tion begin­nen möchte.
Auto­käu­fer kau­fen nicht nur ein Fahr­zeug, son­dern auch das Kun­den­er­leb­nis dahin­ter mit guten Ser­vice­leis­tun­gen und eine mög­lichst umfas­sende Betreu­ung bei all­fäl­li­gen Pro­ble­men. Damit der stei­gende Kos­ten­druck am Fahr­zeug­markt sich nicht nega­tiv auf diese Ser­vice­qua­li­tät aus­wirkt, benö­ti­gen die Auto­her­stel­ler zuneh­mend inno­va­tive Lösungen.

Ein auto­ma­ti­sier­tes Ökosystem
Ein Ansatz ist ein digi­ta­ler Zwil­ling des indi­vi­du­el­len Autos, in dem alle Fahr­zeug­da­ten gespei­chert sind — von den Modell­da­ten über Repa­ra­tu­ren und Kilo­me­ter­stand bis hin zum Feed­back des Fah­rers. Die Infor­ma­tio­nen wer­den teil­weise manu­ell erfasst, zukünf­tig aber auch über Sen­so­ren direkt an die Daten­bank gemel­det. Hat ein sol­ches Fahr­zeug nun eine Panne oder einen Unfall, mel­den die Sen­so­ren, wo und was beschä­digt wurde, etwaig ergänzt durch Han­dy­fo­tos oder der ent­spre­chen­den Beschrei­bung durch den Fahrer.
Die Bestel­lung not­wen­di­ger Ersatz­teile muss somit nicht war­ten, bis eine Werk­statt das Auto auf Schä­den unter­sucht hat und diese an den Her­stel­ler wei­ter­ge­lei­tet, son­dern wird mit­tels des digi­ta­len Zwil­lings auto­ma­ti­siert durch­ge­führt. Das ver­kürzt die Repa­ra­tur­dauer erheb­lich und damit steigt die Kun­den­zu­frie­den­heit. Bei Unfäl­len wie­derum kön­nen diese Daten auf Nach­frage an Ver­si­che­run­gen wei­ter­ge­ge­ben wer­den und auch dort die Abwick­lung wesent­lich beschleunigen.

Die Zukunft hat bereits begonnen
Die geschil­der­ten Sze­na­rien las­sen sich der­zeit noch nicht voll­stän­dig umset­zen. Es fehlt an Daten für die digi­ta­len Zwil­linge der Autos und auch das Inter­net der Dinge ist erst im Ent­ste­hen. Den­noch las­sen sich in der Auto­mo­bil­bran­che bereits jetzt viele Vor­teile eines Digi­tal Twins nut­zen, spe­zi­ell in der Kon­struk­ti­ons- und Test­phase vor der Serienproduktion.
Even­tu­elle Inves­ti­tio­nen für Hard- und Soft­ware zur Big Data-Ver­ar­bei­tung amor­ti­sie­ren sich rasch durch Ein­spa­run­gen und schnel­lere Markt­reife der ein­zel­nen Auto­mo­delle. Dazu kommt eine ver­bes­serte Kun­den­bin­dung durch bes­se­ren Ser­vice bei gleich­blei­ben­den Kosten. 

Der Autor Michael Böhm ist Team Lea­der Auto­mo­tive bei T‑Systems Austria.