Das Industrial Metaverse als wichtiger Chancenträger für die Industrie von morgen
17. April 2024
Executive Summary
▪ Das Industrial Metaverse markiert eine evolutionäre Weiterentwicklung in der Art und Weise, wie industrielle Prozesse gestaltet und umgesetzt werden. Durch die Einbindung modernster Technologien wie digitale Zwillinge, Künstliche Intelligenz (KI), das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) und erweiterte Realitäten (VR/AR) fördert das Industrial Metaverse die Verschmelzung digitaler und physischer industrieller Abläufe. DieseIntegration optimiert dieWertschöpfungsketten durchgängig, steigert die Effizienz, senkt Kosten und verbessert die Anpassungsfähigkeit an Marktanforderungen.
▪ Die Relevanz des Industrial Metaverse erstreckt sich branchenübergreifend über den gesamten deutschen Industriebereich. Es erlaubt die Simulation komplexer Systeme und Prozesse in einer kontrollierten virtuellen Umgebung, minimiert Risiken und treibt innovative Entwicklungen voran. Zudem fördert es die Kollaboration und erleichtert die grenzüberschreitende und interdisziplinäre Zusammenarbeit, was entscheidend zur Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und Lösungen beiträgt.
▪ Um das volle Potenzial des Industrial Metaverse ausschöpfen und die deutsche Industrie adäquat auf zukünftige Herausforderungen vorbereiten zu können, sind gezielte Schritte notwendig. Dazu zählen die Förderung von Forschung und Entwicklung, der Ausbau der erforderlichen Infrastruktur und die Weiterbildung der Arbeitskräfte in den relevanten Technologiebereichen. Darüber hinaus ist es essenziell, das Vertrauen der Nutzerinnen und Nutzer durch adäquate Cybersicherheits- und Datenschutzregelungen zu sichern und damit die Integrität des Systems zu gewährleisten. Das Industrial Metaverse kann eine Schlüsselrolle in der digitalen Evolution und nachhaltigen Entwicklung der deutschen Industrie spielen
Kapitel 1 – Einführung in das Industrial Metaverse
Das Industrial Metaverse repräsentiert eine evolutionäre Entwicklung in der Symbiose digitaler und physischer industrieller Prozesse. Es eröffnet virtuelle Erfahrungsräume, in denen digitale Zwillinge vernetzter industrieller Assets greifbar und operationalisiert werden, um eine nahtlose Integration der digitalen und physischen Wertschöpfungsketten zu gewährleisten. In diesem Papier schildern wir unsere Sichtweise auf das Industrial Metaverse, indem wir seine konstituierenden Elemente, die daraus resultierenden Mehrwerte sowie spezifische Einsatzszenarien beleuchten, die ein tiefgreifendes Entwicklungspotenzial für die industrielle Landschaft Deutschlands eröffnen.
Das Fundament des Industrial Metaverse wird durch die intelligente Verknüpfung und Visualisierung von industriellen Infrastrukturen, Maschinen, Abläufen, Produkten und Dienstleistungen mittels fortschrittlicher Informations- und Kommunikationstechnologien gelegt.Es stützt sich auf eine Konvergenz von Technologien wie Simulationstechnologien, Digitalen Zwillingen und erweiterte Realitäten (VR/AR/XR) sowie Künstliche Intelligenz (KI), die es ermöglichen, die reale Welt mit virtuellen Inhalten zu überlagern oder in virtualisierter Echtzeit zu interagieren.
Im Zentrum des Industrial Metaverse stehen die spezifischen industriellen Anforderungen und die Nutzerinnen und Nutzer, wodurch neue Formen der Wertschöpfung, Interaktion und Teilhabe erschlossen werden. Immersive Technikenermöglichen dabei einen intuitiven Umgangmit virtuellen Produktenund Prozessen und ihren realen Entsprechungen, was das Industrial Metaverse von anderen Metaversen, die primär auf virtuelle Welten und soziale Interaktionen ausgerichtet sind, deutlich abhebt.
Es ist zu beachten, dass das Konzept, welches wir als „Metaverse" bezeichnen, auch unter anderen Termini wie „Spatial Computing" oder „Virtuelle Welten" bekannt ist. Diese Begriffe reflektieren verschiedene Facetten und Perspektiven auf die Verschmelzung physischer und digitaler Räume sowie die Interaktion innerhalb dieser. Trotz dieser Nuancen werden wir uns im Rahmen dieses Papiers vorrangig auf den Begriff "Industrial Metaverse" konzentrieren, da er spezifisch die industrielle Anwendung und die damit verbundenen Innovationen in der Fertigung, Logistik, Energieversorgung und weiteren Sektoren hervorhebt. Diese Terminologie spiegelt unser Ziel wider, die transformative Kraft des Industrial Metaverse in der digitalen Evolution industrieller Prozesse und Geschäftsmodelle zu untersuchen und zu verdeutlichen.
Dieses Papier betont somit den einzigartigen Mehrwert des Industrial Metaverse, der sich nicht nur durch die Interaktion in virtuellen Räumen, sondern insbesondere durch die Verknüpfung mit realer industrieller Wertschöpfung und der Förderung von ökologischer sowie sozialer Nachhaltigkeit, einschließlich Klimaschutz und Kreislaufwirtschaft definiert.
Kapitel 2 – Kernkomponenten des Industrial Metaverse
Das Industrial Metaverse vereint eine Vielzahl von Schlüsseltechnologien und -komponenten, die die Verknüpfung von virtuellen und physischen Welten ermöglichen und eine nahtlose, interaktive Echtzeiterfahrung schaffen können. Dieses Kapitel beleuchtet die essenziellen Elemente, die zusammen das robuste Fundament des Industrial Metaverse bilden und hebt die zentrale Rolle von Daten und intelligenter Vernetzung hervor.
2.1 Attribute des Industrial Metaverse
Interaktion
▪ Eingabe- / Ausgabegeräte: Komfortable und industrietaugliche drahtlose Mobilgeräte, Datenbrillen und Wearables, die eine nahtlose und präzise Interaktion mit einer digital angereicherten Umgebung ermöglichen. Kann über VR-, AR- und XR-Geräte und -Schnittstellen realisiert werden.
▪ Human Centric Approach: Im Zentrum steht ein menschenzentrierter Ansatz, der darauf abzielt, die Anforderungen und das Wohlbefinden der Nutzerinnen und Nutzer in den Vordergrund zu stellen, wodurch ein effizientes, effektives, zugängliches und zufriedenstellendes Arbeiten im industriellen Metaverse geschaffen wird.
Technologien
▪ Digitaler Zwilling: Für die präzise Abbildung und Steuerung von physischen Assets im virtuellen Raum.
▪ Sensoren und Aktoren / IoT: Industrielle Objekte sammeln Daten in standardisierten Formaten und können aus der Ferne manipuliert werden.
▪ Distributed-Ledger-Technologie (DLT): Die DLT kann möglicherweise in andere Technologien integriert werden, um die Sicherheit, Interoperabilität und Überprüfbarkeit in einem industriellen Metaverse zu erhöhen.
▪ Cybersecurity: Schützt die Integrität und Verfügbarkeit der virtuellen und physischen Komponenten des Industrial Metaverse.
▪ Konnektivität:Sichereund zuverlässigeVerbindungmithoherBandbreite undniedriger Latenz zwischen industriellen Metaverse-Objekten und -Systemen.
▪ Datenverarbeitung: Flexibles, allgegenwärtiges Computing in der Cloud, am Netzwerkrand und vor Ort (Edge).
▪ Robotik: Flexible und zuverlässige Robotersysteme, die in der Lage sind, autonome Entscheidungen zu treffen. Die Robotik sollte auch eine intuitive Mensch-Roboter-Kollaboration ermöglichen.
Software
▪ Künstliche Intelligenz: KI ermöglicht eine bessere Skalierung, autonome Entscheidungsfindung und eine intuitivere Interaktion. Sie verbessert viele andere zugrunde liegende Technologien eines industriellen Metaversums.
▪ Entwicklungswerkzeuge: Diese Werkzeuge helfen Entwicklern beim Aufbau eines Industrial Metaverse und ermöglichen eine präzise und kostengünstige virtuelle Replikation von Industrieumgebungen sowie eine einfachere Erstellung und Änderung virtueller Inhalte.
nicht nur den Umgang mit neuen Technologien, sondern auch das Bewusstsein für Datenschutz und Sicherheit in virtuellen Räumen.
▪ Konnektivität: Die Konnektivität bildet das Rückgrat des Industrial Metaverse und ist eine wesentliche Voraussetzung für dessen Erfolg. Sie muss fortlaufend verbessert werden, um den hohen Anforderungen an Bandbreite, Latenz und Zuverlässigkeit gerecht zu werden, die für eine nahtlose und effektive Interaktion innerhalb des Metaverse notwendig sind.
▪ Leistungsfähigkeit der Hardware: Die Hardware, insbesondere VR- und AR-Geräte, muss weiterentwickelt werden, um höhere Auflösungen, geringere Latenzzeiten und längere Batterielaufzeiten zu ermöglichen. Dies ist entscheidend, um eine immersive und unterbrechungsfreie Nutzererfahrung im Industrial Metaverse zu gewährleisten.
▪ Datenschutz und Sicherheit: Der Schutz sensibler Unternehmensdaten und persönlicher Informationen ist von zentraler Bedeutung. Es müssen robuste Sicherheitsmechanismen implementiert werden, um unbefugten Zugriff, Datenverlust oder Manipulation zu verhindern.
▪ Skalierbarkeit: Die Technologie und Infrastruktur des Industrial Metaverse müssen in der Lage sein, eine hohe Anzahl von Nutzenden und eine große Menge von Daten zu bewältigen. Dies ist notwendig, um eine breite Anwendung und Skalierbarkeit des Industrial Metaverse zu ermöglichen.
▪ Datenökosysteme und Datenräume: Die nahtlose Integration und Nutzung von Daten aus verschiedenen Quellen sind essenziell. Durch die Schaffung von Datenökosystemen und Datenräumen können Unternehmen Informationen in Echtzeit teilenund nutzen, was zu effizienteren Prozessen führt.
▪ Interoperabilität: Einheitliche Datenstandards sind erforderlich, um eine nahtlose Integration und Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen und Plattformen im Industrial Metaverse zu gewährleisten. Dies ist besonders wichtig, um vorhandene Anlagen (Brownfield) in das Industrial Metaverse einzubinden.
Kapitel 5 – Empfehlungen
Empfehlungen an die Industrie
Um diese Herausforderungen zu überwinden und das Industrial Metaverse erfolgreich zu implementieren, sind folgende Maßnahmen für die Industrie empfehlenswert:
▪ Ausbau von Konnektivität: Steigerung des Anteils der verbundenen Geräte in sämtlichen industriellen Anwendungssektoren und der erforderlichen Kommunikationsinfrastrukturen.
▪ Investition in Forschung und Entwicklung: Unternehmen sollten in die Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Hardware und Sicherheitstechnologien investieren, um die Leistungsfähigkeit und Sicherheit im Industrial Metaverse zu verbessern.
▪ Förderung der Standardisierung: Die Beteiligung an Standardisierungsinitiativen und die Förderung offener Standards können die Interoperabilität zwischen verschiedenen Industrial-Metaverse-Plattformen und -Anwendungen verbessern.
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