Digitale Zwillinge Vom Zwilling begleitet

Von Von Edgar Schmidt

Zwillinge sind sich bekanntlich sehr ähnlich und gelten in der Astrologie als besonders kommunikativ. Mit beiden Eigenschaften sollen digitale Zwillinge künftig die Technik und die Wartung von Fahrzeugen verbessern.

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Bei Porsche sollen künftig digitale Zwillinge die Diagnose von Fehlern erleichtern.
Bei Porsche sollen künftig digitale Zwillinge die Diagnose von Fehlern erleichtern.
(Bild: Porsche)

Menschen, die im Sternzeichen Zwilling geboren wurden, gelten bei Astrologen als sehr kommunikativ. Genau diese Eigenschaft braucht auch der sogenannte digitale Zwilling eines Autos. Bei ihm ist es jedoch nicht „angeboren“, sondern hineinkonstruiert. Immer mehr Autohersteller erproben für ihre Autos oder zumindest für einzelne Systeme digitale Zwillinge, die das ausgelieferte Original ein Leben lang virtuell begleiten sollen. Das hat für die Hersteller viele Vorteile, kann aber auch für Fahrzeugbesitzer vorteilhaft sein.

Heutige Autos sammeln während des Betriebs viele Daten. Einige davon werten die Autohersteller bereits regelmäßig aus, um daraus zum Beispiel Schlüsse für die weitere Fahrzeugentwicklung ziehen zu können und die Qualität ihrer Produkte zu beobachten. Dazu gehören etwa gefahrene Kilometer, Motordrehzahlen und die Zahl der elektromotorischen Gurtstraffungen, um einen Eindruck vom Einsatzprofil der Autos und der Fahrweise seiner Nutzer zu bekommen. Bei E-Autos beobachten einige auch die Zahl und die Art der Akku-Ladungen sowie die Akku-Temperaturen.

Was häufig jedoch noch fehlt, ist das Zusammenführen der gesammelten Daten in einem virtuellen Modell des gesamten Wagens, in dem Algorithmen daraus die Zustandsänderungen für die beanspruchten Bauteile errechnen.

Genau das sollen die virtuellen Zwillinge leisten. Sie sind also ein virtuelles Modell des jeweiligen Fahrzeugs mit allen Konfigurationen, die der Kunde gewählt hat. In dieses Modell fließen im Idealfall sämtliche Daten aus der täglichen Nutzung des Autos ein, sodass Computer im Backend des Herstellers daraus mithilfe von künstlicher Intelligenz den Verschleiß und eventuell bevorstehende Ausfälle berechnen können. Nähert sich dann ein System oder eine Komponente der Verschleißgrenze, teilt der Zwilling das dem Fahrer und eventuell auch gleich der Werkstatt mit.

Porsche arbeitet beispielsweise derzeit an einem virtuellen Zwilling für das Fahrwerk des Taycan. Mit dieser Baugruppe anzufangen liegt bei einem Sportwagen auf der Hand. Schließlich ist das Chassis hier potenziell hohen Belastungen ausgesetzt – zum Beispiel, wenn der Wagen immer wieder auf einer Rundstrecke unterwegs ist.

 Umfangreicher Fahrwerks-Check 

Bei der für das Pilotprojekt überwachten Komponente handelt es sich konkret um die Luftfederung des Elektrosportlers. Da die Überwachung der Fahrdaten sehr umfangreich ist, betont Porsche, dass man die Zwillinge nur dort einsetze, wo der Kunde ausdrücklich zustimme. Laut Unternehmensangaben hat das bisher etwa jeder zweite Taycan-Kunde getan. Bei diesen Fahrzeugen wertet die Elektronik die hauptsächlich über die Aufbaubeschleunigung erfassten Daten aus und überträgt sie via Porsche Connect an ein zentrales Backend. Dieses vergleicht die Sensordaten des individuellen Wagens dann permanent mit den Flottendaten. Daraus errechnet der Algorithmus Schwellenwerte. Überschreitet ein Fahrzeug diese Werte, erhält der Kunde vom Auto die Information, er möge sein Fahrwerk in einem Porsche-Zentrum überprüfen lassen.

Diese Art der permanenten Überwachung soll nicht nur das Überschreiten der Verschleißgrenze vermeiden, sondern durch frühzeitige Reparaturen auch Folgeschäden verhindern. Außerdem will der Hersteller eine Straßenzustandskarte mit den Daten erstellen, mit der dann andere Fahrer vor Gefahren wie Schlaglöchern oder Eis gewarnt werden können. Zudem könnte so eine Karte den Behörden bei der Pflege ihrer Straßen helfen.

Während in der ersten Ausbaustufe des digitalen Zwillings, die im Laufe des Jahres 2022 in Serie gehen soll, nur die unmittelbaren Sensordaten mechatronischer Komponenten ausgewertet werden, sind laut Porsche in Zukunft auch weitergehende Funktionen denkbar. Etwa, dass die Algorithmen auch ohne Messfühler an bestimmten Bauteilen deren Verschleiß berechnen können. Ein Beispiel: Wenn Werkstätten an mehreren Fahrzeugen die Spureinstellung korrigieren oder die Spurstange wechseln müssen und zuvor mehrere Sensoren übereinstimmende Abweichungen feststellen, kann dies als Hinweis auf ein Muster gewertet werden. Treten entsprechende Werte dann bei einem weiteren Fahrzeug auf, würde der Zwilling dem Fahrer ebenfalls empfehlen, die Werkstatt aufzusuchen.

Diese frühzeitige Diagnose soll Folgeschäden verhindern – in diesem konkreten Beispiel etwa abgefahrene Reifen durch eine verstellte Spur.

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