Fraunhofer IESE bringt Menschlichkeit in die Digitalisierung

Jeder ist von der inhärenten Synergie menschlicher Zwillinge fasziniert, aber stellen Sie sich einen digitalen Zwilling vor, der Sie möglicherweise besser kennt, als Sie sich selbst kennen.

Im Wesentlichen ist es das genau das, was das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE nach jahrelanger bahnbrechender Datenforschung erreicht hat und nun von Organisationen auf der ganzen Welt angewendet wird.

Das Fraunhofer IESE ist eines von 76 Instituten und Forschungseinheiten der Fraunhofer-Gesellschaft. Gemeinsam haben diese einen maßgeblichen Einfluss auf die Gestaltung der angewandten Forschung in Europa und tragen zur Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands auf internationalen Märkten bei.

Durch die Partnerschaft mit NetApp für einen intelligenten Dateninfrastruktur-Ansatz hat Fraunhofer IESE die physische und digitale Welt verbunden, indem unterschiedliche Datenquellen – ihre Herkunft, Workflows und Intelligence – integriert wurden. Denken Sie zum Beispiel an Tausende von IoT-Geräten aus einer komplexen Fertigungslinie, kritische Biomarker für die Krebsforschung oder CO₂-Fußabdrücke in einer globalen Lieferkette.

Wenn in einem dieser realen Beispiele etwas schiefgeht, ist es schwierig, eine Produktionslinie anzuhalten, die Ursache zu ermitteln und sie dann wieder in Betrieb zu nehmen. Die Produktionskosten wären zu groß.

Dr. Thomas Kuhn widmet sein Berufsleben der Bewältigung dieser komplexen Herausforderungen. Als Hauptabteilungsleiter Embedded Systems am Fraunhofer IESE arbeitet er seit 2018 in einer Forschungskooperation mit Jürgen Hamm, Solution Architect, bei NetApp daran, ein globales, standardisiertes System zu schaffen, das den gesamten Informationslebenszyklus abdecken kann.

Nehmen wir mal diesen Kugelschreiber...

Um die Herausforderung zu vereinfachen, nimmt Kuhn das Beispiel eines Kugelschreibers. Die Einzelteile des Kugelschreibers können in verschiedenen Ländern hergestellt werden, alle mit unterschiedlichen Vorschriften.

„Sie sind nicht nur für Ihr Produkt verantwortlich, sondern für alle Bestandteile, die dieses Produkt ausmachen, solange sie Teil Ihrer Lieferkette sind“, sagt er. „Sie müssen sicherstellen, dass der berechnete CO₂-Fußabdruck korrekt ist – auch für diejenigen Teile, die die CO₂-Emissionen Ihrer Zulieferer widerspiegeln. Diese Dinge und mehr können nur nachgewiesen werden, wenn Sie eine digitale Lieferkette haben. Wenn Sie das tun, können Sie mithilfe eines digitalen Zwillings automatisch einen digitalen Produktpass erstellen.“

Mit anderen Worten, Verantwortlichkeit und Rechenschaftspflicht ist im internationalen Geschäftsleben unerlässlich.

„Wir wissen, dass die Dinge, die wir tun, Unternehmen helfen“, so Kuhn. „Wir haben jetzt 650.000 Downloads unserer Open-Source-Plattform, und das ist ziemlich viel für eine so spezialisierte Software.“

Die Lösung entstand zunächst in der Fertigungsindustrie, hat sich aber mittlerweile auf weitere Branchen und Anwendungsfälle ausgeweitet: Pharma, Bauwesen, Behörden, Halbleiterindustrie und mehr.

„Es ist das Größte, wenn jemand Ihre Arbeit aufgreift und etwas Sinnvolles damit macht“, sagt Kuhn. „Wir haben Anwendungen in kritischer Infrastruktur. Wir nutzen es für virtuelle Testumgebungen, für hochautomatisierte Fahrfunktionen, prädiktive Systeme und vieles mehr.“

Zur Realisierung dieser Lösungen nutzt das Fraunhofer IESE verschiedene Technologien, darunter NetApp ONTAP und StorageGRID. Aber der Schlüssel hierbei ist eine robuste Integration der digitaler Zwilling-Technologie.

„Man braucht eine intelligente Dateninfrastruktur“, sagt Hamm, der die Entwicklung eines Systems leitete, das sich leicht integrieren und skalieren lässt. „Wir nutzen Kubernetes. Wir unterstützen Red Hat OpenShift. Wir verwenden außerdem NetApp® Trident™ und erstellen Snapshots mit Trident Protect. Dahinter steckt StorageGRID, das natürlich eine hocheffiziente, kostengünstige Hybrid-Cloud-Appliance ist.“

Mit dieser Lösung können Organisationen Probleme mit digitalen Zwillingen einfach beheben und auf vielfältige Weise davon profitieren:

• Sparen Sie sich monatelange Papierarbeit und Recherche.
• Rechtliche Anforderungen lassen sich problemlos erfüllen.
• Beschleunigen Sie Onboarding-Prozesse.
• Produkte zuverlässig qualitätssichern oder neue Features hinzufügen.
• Langzeitvalidierung im Transportwesen und bei Anlagen (z. B. Brücken).

In der Fertigung können digitale Zwillinge beispielsweise die Entwicklungskosten um 30 % senken, während sie die Zeit für die Integration neuer Geräte von zwei Tagen auf 10 Minuten reduzieren.

Wenig überraschend schließen aktuelle Projekte künstliche Intelligenz mit ein, die von den digitalen Zwillingen für Tests profitiert und wodurch komplexe Workflows und große Sprachmodelle (LLMs) besser gemanagt werden können.

„KI birgt ein enormes Potenzial“, sagt Kuhn. „Mit LLMs können wir eine Brücke zu unserem Datenraum schlagen. Zum Beispiel können wir eine Schnittstelle schaffen, damit moderne KI-Anwendungen Produktionsstrategien optimieren und neue virtuelle Testumgebungen für bessere Produkte erstellen können. All dies wird nur möglich, wenn Sie Zugriff auf die zugrunde liegenden Daten haben – mithilfe des digitalen Zwillings.“

Die Möglichkeiten für ein digitales Unternehmen sind grenzenlos. Der erste Schritt besteht darin, eine intelligente Dateninfrastruktur zu implementieren, die Ihre Ziele unterstützt und Ihre digitalen Projekte zukunftssicher macht. Dann können Sie Daten in unzählige Anwendungen integrieren und optimieren.

Fraunhofer IESE ist überzeugt, dass die Vernetzung von Systemen und Sensoren in kollaborativen, smarten Ökosystemen unsere Zukunft bestimmen wird.

„Für Infrastruktur, für Compute ist NetApp unser Partner, weil NetApp weiß, wie man Dinge sehr gut skaliert und wie man eine zuverlässige Infrastruktur schafft“, so Kuhn. „Für unsere Kunden ist es wichtig, dieses Ökosystem zu haben.“