Vortrag auf dem KI Tag von Informatik Aktuell am 14. März 2024.

1. JOHANNES KEPLER
UNIVERSITÄT LINZ
Altenberger Straße 69
4040 Linz, Österreich
jku.at
Daniel Lehner
Digitale Zwillinge –
Potenziale und
Geschäftsmodelle

2. TwinTech
Daniel Lehner
5+ Jahre Forschung zum effizienten
Einsatz digitaler Zwillinge
◦ Artikel mit >100.000 Leser*innen
◦ MSc mit Auszeichnung (TU Wien)
Schulung und Beratung zum effizienten
Einsatz digitaler Zwillinge
2
Daniel Lehner
daniel.lehner@jku.at
https://twin-tech.at

3. TwinTech
Digitalisierung?
3
Automation
less repetive work
Innovation
tackle challenges of society

4. TwinTech
KI als Booster für Digitalisierung
4
Quantified Me Smart Farming Industry 4.0
Picture sources:https://www.mikkoikola.com/blog/2014/7/5/quantified-self-and-biohacking
https://woboton.com/5-key-benefits-of-industry-40-for-factories/
https://www.iberdrola.com/innovation/smart-farming-precision-agriculture https://vcloudtech.com/solutions/digital-enterprise

5. TwinTech
#1 Herausforderung für Digitalisierung
5
Digitalisierungs
Potenziale
Verfügbares
Personal
„If you want to leverage the
potentials of Digitalization
do it right!“

6. TwinTech
Digitaler Zwilling als Innovations-Multiplikator
6
Digitaler
Zwilling
Wartungs
Vorhersage
Fehler
Erkennung
Clker-Free-Vector-Images from pixabay.com
PDCA by Eko Purnomo from Noun Project; Anomaly Detection by Muhammad Rofian from Noun Project
Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

7. TwinTech
Ein Beispiel
7
Vorhersage
Optimierung
Wartungs-Vorhersage Fehler-Erkennung
Laufendes
System
Live-Daten Simulierte Daten
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PDCA by Eko Purnomo from Noun Project; Anomaly Detection by Muhammad Rofian from Noun Project
Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

8. TwinTech
Anwendung 1: Optimierung
8
1. Was passiert, wenn x?
2. Führe X aus
Optimierung
Vorhersage
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Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

9. TwinTech
Anwendung 2: Predictive Maintenance
9
3. Wartung notwendig!!!
Vorhersage
1. Sende Live-
Daten
Wartungs-Vorhersage
2. Nächste Wartung?
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Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

10. TwinTech
Anwendung 3: Fehler-Erkennung
10
2. Vergleiche Live-Daten mit Erwartungen der Simulation
Fehler-Erkennung
1. Sende Live-
Daten
Vorhersage
1. Sende simulierte
Daten
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Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

11. TwinTech
Ein Beispiel
11
Vorhersage
Optimierung
Wartungs-Vorhersage Fehler-Erkennung
Laufendes
System
Live-Daten Simulierte Daten
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Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

12. TwinTech
Herausforderungen
12
Herausforderung 2:
Heterogenität Physischer Systeme
Herausforderung 1:
Repetitive Informations-Spezifikation

13. TwinTech
Vorteile Digitaler Zwillinge
13
Herausforderung 2:
Heterogenität Physischer Systeme
Herausforderung 1:
Repetitive Informations-Spezifikation
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen
Vorteil 2: Vereinfachte Kommunikation
durch Standardisierung

14. TwinTech
Herausforderung 1: Repetitive Informations-
Spezifikation
14
robot1
- currentPos
- currentAngle
- targetPos
- holdsItem
- gripAt (Position)
- releaseAt(Position)
Optimierung
Wartungs-Vorhersage Fehler-Erkennung
robot1: Position currentPos
robot2: Position currentPos
robot3: Position currentPos
…
robot1: Position currentPos
robot2: Position currentPos
robot3: Position currentPos
…
robot1: Position currentPos
robot2: Position currentPos
robot3: Position currentPos
…
robot1: Position currentPos robot2: Position currentPos robot3: Position currentPos …
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PDCA by Eko Purnomo from Noun Project; Anomaly Detection by Muhammad Rofian from Noun Project
Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

15. TwinTech
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen
15
Ebene 0:
Zwillings-
Instanzen
Ebene 1:
Zwillings-
Typen
Ebene 2:
Zwillings-
Repositories
robot1 robot2 robot3 robot4 robot5 conveyor1 conveyor2 conveyor3
reuses
conformsTo
NiryoRobot
…
…
TurtleBot
…
…
NiryoConveyor
…
…
NiryoRobot
…
…
TurtleBot
…
…
NiryoConveyor
…
…

16. TwinTech
Vorteil 1: Ein einfaches Beispiel
16
Digitaler
Zwilling
Parameter von
NiryoRobot?
NiryoRobot
Typ von robot1?
posX, posY, posZ
Aktueller Wert
von posX?
15
Fehler
Erkennung
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17. TwinTech
Vorteile Digitaler Zwillinge
17
Herausforderung 1:
Repetitive Informations-Spezifikation
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen

18. TwinTech
Vorteile Digitaler Zwillinge
18
Herausforderung 2:
Heterogenität Physischer Systeme
Herausforderung 1:
Repetitive Informations-Spezifikation
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen

19. TwinTech
Herausforderung 2: Heterogenität Physischer
Systeme
19
…
…
Optimierung
Wartungs-Vorhersage Fehler-Erkennung
Verschiedene
- Kommunikationsprotokolle
- Austauschformate
- Datenstrukturen
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20. TwinTech
Herausforderung 2: Ein einfaches Beispiel
20
robot1.xPos.current
Fehler-Erkennung
robot2.currentPos.x
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PDCA by Eko Purnomo from Noun Project; Anomaly Detection by Muhammad Rofian from Noun Project
Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

21. TwinTech
Vorteile Digitaler Zwillinge
21
Herausforderung 2:
Heterogenität Physischer Systeme
Herausforderung 1:
Repetitive Informations-Spezifikation
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen
Verschiedene
- Kommunikationsprotokolle
- Austauschformate
- Datenstrukturen

22. TwinTech
Vorteile Digitaler Zwillinge
22
Herausforderung 2:
Heterogenität Physischer Systeme
Herausforderung 1:
Repetitive Informations-Spezifikation
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen
Vorteil 2: Vereinfachte Kommunikation
durch Standardisierung

23. TwinTech
Vorteil 2: Standardisierung
23
…
Wrapper für verschiedene
- Kommunikationsprotokolle
- Austauschformate
- Datenstrukturen
Vereinheitlichte Schnittstelle
Zwillings-Interface
Fehler-Erkennung
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Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

24. TwinTech
Vorteil 2: Ein einfaches Beispiel
24
robot2.currentX
AWS2DT Wrapper:
Robot.xPos.current -> Robot.currentX
robot1.xPos.current robot2.currentPos.x
Azure2DT Wrapper:
Robot.currentPos.x -> Robot.currentX
robot1.currentX
Zwillings-Interface
Fehler-Erkennung

25. TwinTech
Vorteile Digitaler Zwillinge
25
Herausforderung 2:
Heterogenität Physischer Systeme
Herausforderung 1:
Repetitive Informations-Spezifikation
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen
Vorteil 2: Vereinfachte Kommunikation
durch Standardisierung

26. TwinTech
Realisierung Digitaler Zwillinge
26
Vorteil 1: Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen
Vorteil 2: Vereinfachte Kommunikation
durch Standardisierung
Wie erstelle ich nun
meinen digitalen Zwilling?

27. TwinTech
2. Änderungen
über die Zeit
1. Tool-
Integration
Digitaler
Zwilling
ERP …
Kunden,
Lieferanten
Herausforderungen bei der Realisierung
27
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PDCA by Eko Purnomo from Noun Project; Anomaly Detection by Muhammad Rofian from Noun Project
Artificial Intelligence by WEBTECHOPS LLP from Noun Project

28. TwinTech
Best Practices zur Entwicklung
Digitaler Zwillinge
Picture sources: Clker-Free-Vector-Images auf Pixabay, Freepik 28
Zukunftssichere Systeme
durch flexible
Software-Architekturen
Wiederverwendung
bestehender Informationen
Aufwand -50 %
Aufwand 40-50 %
Skalierbarkeit

29. TwinTech
Geschäftsmodelle
29

30. TwinTech
Geschäftsmodell Digitaler Zwilling
30
Heterogenität
Physischer Systeme
Repetitive
Informations-Spezifikation
Wiederverwendbarkeit
auf mehreren Ebenen
Vereinfachte Kommunikation
durch Standardisierung
Reduktion
manueller
Aufwand!
Reduktion
manueller
Aufwand!

31. TwinTech
#1 Herausforderung für Digitalisierung
31
Digitalisierungs
Potenziale
Verfügbares
Personal
If you want to leverage the
potentials of Digitalization
do it right!
Picture sources: https://madewithbluemchen.at/wp-content/uploads/2016/12/Fragezeichen-17.png;
https://www.iberdrola.com/innovation/smart-farming-precision-agriculture
geralt from pixabay.com, MR-Panda from pixabay.com

32. TwinTech
Geschäftsmodell Digitalisierung
32
Picture sources: https://madewithbluemchen.at/wp-content/uploads/2016/12/Fragezeichen-17.png;
https://www.iberdrola.com/innovation/smart-farming-precision-agriculture
geralt from pixabay.com, MR-Panda from pixabay.com
Automation = Less Resources
Innovation = Competitive Advantage

33. TwinTech
Let‘s Talk
images: tonodiaz,, freepik at Freepik.com 33
Potential-Analyse Maßgeschneiderte
Expert:innen-Schulungen
Innovationsfinanzierung
Partner-Netzwerk
Tool-Auswahl
Projekt-Planung
https://twin-tech.at

34. TwinTech 34
Questions?
Comments?
Feedback?
Daniel Lehner
daniel.lehner@twin-tech.at
https://twin-tech.at