Bedeutung des digitalen Zwillings: Leitfaden zur Technologie digitaler Zwillinge

Was ist ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling ist ein digitales Modell, das ein physisches Objekt, System oder einen Prozess in einer virtuellen Umgebung nachbildet. Er geht über ein einfaches Diagramm oder eine Momentaufnahme hinaus. Es handelt sich um eine datengetriebene Replik, die sich verändert, sobald sich das reale Gegenstück verändert. Indem Sie reale Daten mit einem virtuellen Modell verbinden, können Sie die Leistung überwachen, Simulationen durchführen und Ergebnisse vorhersagen, bevor Sie Änderungen in der realen Welt umsetzen.

Das Konzept entstand in der Luft- und Raumfahrt, hat sich aber weit darüber hinaus entwickelt. Heute unterstützt die Technologie digitaler Zwillinge Fertigung, Gesundheitswesen, Stadtplanung, Energieversorgung und Geschäftsprozessmanagement. Ob Sie ein Strahltriebwerk oder einen Order-to-Cash-Workflow modellieren, der Ansatz bleibt gleich: Erstellen Sie eine digitale Replik, verbinden Sie sie mit realen Daten und verwenden Sie die Ergebnisse für bessere Entscheidungen.

Lösungen für digitale Zwillinge sind inzwischen weit verbreitet. Eine Studie von Strategic Market Research aus dem Jahr 2023 ergab, dass rund 75 % der Unternehmen digitale Zwillinge in irgendeiner Form einsetzen. Der Markt für digitale Zwillinge soll von 24,5 Milliarden USD im Jahr 2025 auf mehr als 259 Milliarden USD bis 2032 wachsen.

Ein kurzer Überblick über die Geschichte der Technologie digitaler Zwillinge

Die Technologie digitaler Zwillinge reicht bis in die 1960er-Jahre zurück. Damals baute die NASA physische Nachbildungen von Raumfahrzeugen, um Bedingungen vor Missionen zu simulieren. Während der Apollo-13-Krise im Jahr 1970 verwendete die NASA bodengestützte Simulatoren, um das beschädigte Raumfahrzeug zu modellieren und Rettungsszenarien zu bewerten.

Im Jahr 2002 formalisierte Dr. Michael Grieves von der University of Michigan das Konzept, indem er ein physisches Produkt über einen kontinuierlichen Datenaustausch mit seinem virtuellen Gegenstück verknüpfte. Er bezeichnete es als Framework für das „Product Lifecycle Management“. Der NASA-Ingenieur John Vickers prägte 2010 den Begriff „digitaler Zwilling“.

Seitdem hat sich die Modellierung digitaler Zwillinge von der Nachbildung physischer Hardware auf die Replikation ganzer Systeme und Prozesse ausgeweitet. Unterstützt wird diese Entwicklung durch IoT-Sensoren, Cloud Computing, KI und Simulations-Engines.

Wie funktioniert ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling bildet eine kontinuierliche Verbindung zwischen einer physischen Einheit und ihrer virtuellen Replik:

1. Datenerfassung: Sammeln Sie Daten vom realen Objekt oder Prozess. Mögliche Quellen sind IoT-Sensoren an physischen Anlagen, Event Logs aus IT-Systemen sowie operative Daten aus ERP-, CRM- und Workflow-Plattformen.
2. Virtuelle Modellierung: Verwenden Sie diese Daten, um ein virtuelles Modell zu erstellen. Das Modell bildet die Struktur, das Verhalten und die Regeln des physischen Gegenstücks ab. Bei einer Fertigungslinie bedeutet dies, Maschinenfolgen und Durchsatz zu modellieren. Bei einem Geschäftsprozess geht es darum, Aktivitäten, Entscheidungspunkte, Ressourcen und Zeitabläufe abzubilden.
3. Synchronisierung: Der digitale Zwilling bleibt durch kontinuierliche oder regelmäßige Datenaktualisierungen mit seiner realen Quelle verbunden. So bleibt das virtuelle Modell an den aktuellen Bedingungen ausgerichtet und wird nicht zu einer statischen Momentaufnahme.
4. Simulation und Analyse: Mit einem aktuellen virtuellen Modell können Teams Simulationen durchführen: Was passiert, wenn Sie eine Ressource hinzufügen, einen Schritt entfernen oder einen Lieferanten wechseln? Diese Was-wäre-wenn-Szenarien laufen in der virtuellen Umgebung ab, ohne den realen Betrieb zu beeinflussen.
5. Rückmeldung und Umsetzung: Erkenntnisse aus dem digitalen Zwilling fließen in die reale Welt zurück. Teams verwenden die Simulationsergebnisse, um Änderungen zu entscheiden, Verbesserungen umzusetzen und den Zyklus zu wiederholen.

Arten digitaler Zwillinge

Digitale Zwillinge unterscheiden sich in Umfang und Detailgrad:

• Komponenten-Zwillinge, auch Teil-Zwillinge genannt, bilden einzelne Bestandteile ab, etwa ein einzelnes Ventil in einer Pipeline oder einen bestimmten Schritt in einem Workflow.
• Asset-Zwillinge modellieren vollständige Funktionseinheiten aus mehreren Komponenten. Beispiele sind ein Pumpensystem mit Ventilen, Rohren und Motor oder der Workflow einer Abteilung mit Schritten, Übergaben und Entscheidungspunkten. Sie zeigen, wie Komponenten miteinander interagieren.
• System-Zwillinge erfassen, wie mehrere Assets in ein größeres System eingebunden sind. Eine Produktionslinie, ein Logistiknetzwerk oder ein Geschäftsprozess über mehrere Abteilungen hinweg sind Beispiele dafür.
• Prozess-Zwillinge bieten die umfassendste Sicht. Sie modellieren, wie ganze Systeme in einer Produktionsstätte, Lieferkette oder Unternehmensorganisation zusammenarbeiten. Ein Prozess-Zwilling Ihres Order-to-Cash-Zyklus erfasst jeden Schritt vom Auftragseingang bis zum Zahlungseingang über alle beteiligten Systeme und Teams hinweg.

Für die Verbesserung von Geschäftsprozessen ist der Prozess-Zwilling die relevanteste Form. Er verbindet Process Mining, Prozessmodellierung und Prozesssimulation, um einen digitalen Zwilling Ihrer Abläufe zu erstellen.

Technologie digitaler Zwillinge in Geschäftsprozessen

Digitale Zwillinge werden häufig mit physischen Assets wie Turbinen, Gebäuden oder Fahrzeugen verbunden. Zu den nützlichsten Anwendungen gehören jedoch Geschäftsprozesse. Jede Organisation arbeitet mit Prozessen: Auftragsverwaltung, Beschaffung, Kundensupport, Rechnungsstellung, Einstellung neuer Mitarbeitender und vieles mehr. Diese Prozesse erzeugen große Mengen digitaler Daten, genau das, was ein digitaler Zwilling benötigt.

Ein digitaler Zwilling eines Geschäftsprozesses ist ein virtuelles Modell davon, wie Arbeit tatsächlich durch Ihre Organisation fließt. Er erfasst die reale Abfolge der Aktivitäten, die Dauer der einzelnen Schritte, die beteiligten Ressourcen und auftretende Varianten. Anders als ein statisches Prozessdiagramm aus einem Workshop basiert ein digitaler Prozess-Zwilling auf tatsächlichen Daten und kann kontinuierlich aktualisiert werden.

Warum digitale Zwillinge von Geschäftsprozessen wichtig sind

• Transparenz: Sehen Sie, wie Ihre Prozesse tatsächlich ablaufen, statt sich auf Annahmen zu verlassen. Die digitale Zwillingstechnologie macht Ineffizienzen, Umgehungslösungen und Engpässe sichtbar.
• Prognose: Simulieren Sie Änderungen, bevor Sie sie umsetzen. Was passiert, wenn Sie einen Schritt automatisieren, ein Teammitglied hinzufügen oder eine Regel ändern? Mit dem Zwilling können Sie diese Szenarien sicher testen.
• Kontinuierliche Verbesserung: Sobald reale Daten in den Zwilling einfließen, können Sie die Auswirkungen von Änderungen über die Zeit verfolgen.
• Risikoreduzierung: Testen Sie Prozessänderungen in einer virtuellen Umgebung, bevor Sie sie ausrollen.

So erstellen Sie einen digitalen Zwilling Ihres Geschäftsprozesses

Für einen digitalen Zwilling eines Geschäftsprozesses benötigen Sie weder Sensoren noch IoT-Geräte. Sie brauchen Daten, ein Modell und eine Simulations-Engine.

1. Erfassen Sie den aktuellen Prozess mit Process Mining. Die Grundlage jedes digitalen Zwillings eines Prozesses ist ein klares Verständnis davon, wie die Arbeit heute abläuft. Process Mining extrahiert Event-Log-Daten aus Ihren IT-Systemen, darunter ERP-, CRM-, Helpdesk- und Workflow-Tools, und rekonstruiert daraus die tatsächlichen Prozessabläufe. Statt sich auf Interviews oder Annahmen zu stützen, ermittelt die Methode direkt aus den Daten die realen Pfade, Varianten und Zeitverläufe. Das ist Ihr digitaler „Ist-Zustand“. Mit ProcessMind laden Sie Ihre Ereignisdaten hoch und sehen sofort eine visuelle Darstellung Ihres Prozesses, einschließlich Engpässen, Nacharbeitschleifen und Leistungskennzahlen.
2. Modellieren Sie den Prozess mit BPMN. Sobald Sie Ihren aktuellen Prozess verstanden haben, können Sie ihn mit Prozessmodellierung präzisieren und formalisieren. BPMN (Business Process Model and Notation) ist der Standard für klare, strukturierte Prozessdiagramme. Definieren Sie den vorgesehenen Ablauf einschließlich Aktivitäten, Gateways, Entscheidungspunkten und Ressourcenzuweisungen. Zusammen mit den gewonnenen Daten entsteht so ein vollständiger digitaler Zwilling: der tatsächliche Prozess, ergänzt um Geschäftsregeln und Strukturen. ProcessMind verbindet Process Mining und Modellierung in einer Oberfläche. Lesen Sie mehr in unserem Leitfaden zur kombinierten Wirkung von Prozessmodellierung und Process Mining.
3. Simulieren Sie Was-wäre-wenn-Szenarien. Ein digitaler Zwilling eines Prozesses wird noch wertvoller, wenn Sie ihn mit einer Prozesssimulation verbinden. Möchten Sie wissen, was passiert, wenn Sie einen Engpass personell verstärken, eine manuelle Genehmigung automatisieren, die Routing-Logik ändern oder das Auftragsvolumen um 30 % erhöhen? Die Prozesssimulation beantwortet diese Fragen, indem sie Tausende virtueller Prozessinstanzen durch Ihr Modell laufen lässt. Dabei verwendet sie reale Zeitverteilungen, Ressourcenkapazitäten und Eingangsmuster. So erhalten Sie quantitative Prognosen zu Durchlaufzeit, Durchsatz, Ressourcenauslastung und Kosten, bevor Sie Änderungen in der Praxis umsetzen.

Lösungen für digitale Zwillinge: Auf diese Funktionen sollten Sie achten

Wenn Sie Lösungen für digitale Zwillinge von Geschäftsprozessen bewerten, sollten diese Funktionen vorhanden sein:

Mit ProcessMind erhalten Sie all diese Funktionen in einem cloudbasierten Arbeitsbereich. Sehen Sie sich unsere Funktionen und Preise an.

Praxisbeispiele für digitale Zwillinge

Die Technologie digitaler Zwillinge kommt in vielen Branchen zum Einsatz. Hier sind einige wichtige Anwendungsbereiche:

Produktion

Hersteller setzen digitale Zwillinge ein, um Produktionslinien zu simulieren, Layouts zu optimieren, Anlagenausfälle vorherzusagen und Ausschuss zu reduzieren. Mit einem digitalen Zwilling der Fabrikhalle lässt sich prüfen, wie sich neue Maschinen, geänderte Reihenfolgen oder andere Schichtmodelle auswirken, bevor physische Änderungen erfolgen.

Lieferkette und Logistik

Digitale Zwillinge von Lieferketten bilden den Warenfluss von Beschaffung und Produktion über Lagerung bis zur Distribution ab. Sie helfen Unternehmen, Störungen frühzeitig zu erkennen, Bestände zu optimieren und alternative Lieferanten oder Transportwege zu bewerten.

Gesundheitswesen

Krankenhäuser verwenden digitale Zwillinge, um Patientenströme, Personaleinsatzplanung und Ressourcenverteilung zu optimieren. Im klinischen Umfeld unterstützen patientenspezifische digitale Zwillinge Teams dabei, Behandlungspläne vor ihrer Umsetzung zu simulieren.

Stadtplanung und Smart Cities

Stadtplaner erstellen digitale Zwillinge urbaner Räume, um Verkehrsmuster, Infrastrukturänderungen und Umweltauswirkungen zu simulieren. Diese Modelle verwenden Echtzeitdaten von IoT-Sensoren, um die Bedingungen in der Stadt fortlaufend abzubilden.

Energie und Versorgungsunternehmen

Energieunternehmen setzen digitale Zwillinge ein, um Windparks, Stromnetze und Anlagen für erneuerbare Energien zu überwachen und zu optimieren.

Optimierung von Geschäftsprozessen

Jedes Unternehmen kann einen digitalen Zwilling seiner zentralen Geschäftsprozesse erstellen, etwa für Order-to-Cash, Procure-to-Pay, das Kunden-Onboarding oder das IT-Service-Management.

Digitaler Zwilling, Simulation und Prozessmodell im Vergleich

Diese Begriffe hängen eng zusammen, bezeichnen aber unterschiedliche Konzepte:

Ein Prozessmodell ist der Bauplan. Eine Simulation ist die Engine. Ein digitaler Zwilling ist das vollständige System: Modell + reale Daten + Simulation + kontinuierliche Rückkopplung.

Vorteile digitaler Zwillinge für Ihre Geschäftsprozesse

Ein digitaler Zwilling eines Prozesses bietet mehrere konkrete Vorteile:

• Schnellere Entscheidungen: Mit simulationsbasierten Was-wäre-wenn-Analysen testen Sie Ideen in Minuten statt in Monaten.
• Geringeres Risiko: Validieren Sie Prozessänderungen virtuell, bevor Sie reale Ressourcen binden.
• Höhere Effizienz: Erkennen und beseitigen Sie Engpässe, Nacharbeit und Verschwendung.
• Bessere Ressourcenverteilung: Simulieren Sie Personalszenarien, um das richtige Verhältnis von Kosten und Leistung zu ermitteln.
• Kontinuierliche Verbesserung: Aktualisieren Sie Ihren digitalen Zwilling mit neuen Daten, um Fortschritte zu verfolgen und Anpassungen vorzunehmen.
• Abstimmung über Abteilungen hinweg: Ein gemeinsamer, visueller digitaler Zwilling hilft Teams in verschiedenen Abteilungen, den durchgängigen Arbeitsablauf zu verstehen.

Laut einer Hexagon-Umfrage aus dem Jahr 2025 erzielen Unternehmen, die digitale Zwillinge einsetzen, Renditen von mehr als 10 %. Mehr als die Hälfte berichtet von einem ROI von mindestens 20 %.

So starten Sie mit Ihrem ersten digitalen Zwilling eines Prozesses

Sie benötigen weder ein großes Budget noch ein eigenes Data-Science-Team, um einen digitalen Zwilling eines Prozesses zu erstellen. So gehen Sie vor:

1. Wählen Sie einen Prozess: Entscheiden Sie sich für einen wichtigen, datenreichen Prozess wie Order-to-Cash, Beschaffung oder Kundensupport.
2. Exportieren Sie Ihre Daten: Extrahieren Sie Event-Log-Daten aus Ihren Systemen. Die meisten ERP-, CRM- und Workflow-Tools können CSV- oder XLSX-Dateien mit Case-IDs, Timestamps und Aktivitätsnamen exportieren.
3. Laden Sie Daten hoch und ermitteln Sie den Prozess: Verwenden Sie ein Process-Mining-Tool wie ProcessMind, um Ihre Daten hochzuladen und die tatsächlichen Prozessabläufe automatisch zu ermitteln.
4. Präzisieren Sie das Modell: Verwenden Sie die BPMN-Modellierung, um den ermittelten Prozess zu bereinigen, zu annotieren und zu strukturieren.
5. Simulieren Sie Szenarien: Führen Sie Was-wäre-wenn-Simulationen durch, um Verbesserungen zu testen, etwa zusätzliche Ressourcen, automatisierte Schritte oder geänderte Routing-Regeln.
6. Setzen Sie um und wiederholen Sie den Zyklus: Implementieren Sie die vielversprechendsten Änderungen. Speisen Sie anschließend neue Daten in den Zwilling ein, um Ergebnisse zu verfolgen und weitere Verbesserungen vorzunehmen.

Die Zukunft der Technologie digitaler Zwillinge

Die Technologie digitaler Zwillinge entwickelt sich schnell weiter. Zu den wichtigsten Trends gehören:

• KI-gestützte Zwillinge: Generative KI und maschinelles Lernen machen digitale Zwillinge leistungsfähiger. Sie ermöglichen die automatische Erkennung von Anomalien, vorausschauende Optimierung und die Interaktion mit Zwillingsmodellen in natürlicher Sprache.
• Digital Twin as a Service (DTaaS): Cloudbasierte Plattformen für digitale Zwillinge senken die Einstiegshürden. Unternehmen jeder Größe können Zwillinge einsetzen, ohne umfangreich in Infrastruktur zu investieren.
• Zwillinge auf Prozessebene: Da immer mehr Unternehmen ihre Workflows digitalisieren, werden digitale Zwillinge von Prozessen zu einem Standardwerkzeug für operative Exzellenz, das über physische Anlagen hinausgeht.
• Vernetzte Ökosysteme digitaler Zwillinge: Mehrere digitale Zwillinge für Produkte, Prozesse, Lieferketten und Anlagen werden miteinander verknüpft. So entsteht ein durchgängiger Überblick über das Unternehmen.

Der Trend zu zugänglichen, prozessorientierten digitalen Zwillingen bedeutet, dass jedes Unternehmen diese Technologie für kontinuierliche Verbesserungen und Wettbewerbsvorteile einsetzen kann.

Die Rolle von ProcessMind

ProcessMind wurde für die Erstellung digitaler Zwillinge Ihrer Geschäftsprozesse entwickelt. Die Plattform verbindet Process Mining, Prozessmodellierung und Prozesssimulation in einer cloudbasierten Plattform:

• Ermitteln Sie anhand realer Daten, wie Ihre Prozesse tatsächlich ablaufen
• Modellieren Sie Ihren idealen Prozess mit BPMN
• Simulieren Sie Änderungen und prognostizieren Sie Ergebnisse mit Was-wäre-wenn-Analysen
• Überwachen Sie Ihre Prozesse und verbessern Sie sie kontinuierlich

Sie benötigen weder Sensoren noch komplexe Integrationen. Laden Sie Ihre Daten hoch und beginnen Sie mit dem Aufbau Ihres digitalen Zwillings.

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