Was ist eigentlich "Digitalisierung"? - Ein Modewort macht Karriere - KnowGravity
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06/2018 Schwerpunkt: Digitale Transformation – Methoden für die Zukunftsfähigkeit
Was ist eigentlich „Digitalisierung“?
Ein Modewort macht Karriere
Vor ein paar Monaten hat mir ein Kunde ein Bild seiner IT-Architektur präsentiert und dabei gesagt: „Das da auf
der linken Seite sind unsere digitalen Applikationen.“ Wie ein Blitz ist mir dann die Frage durch den Kopf geschos-
sen: „Was ist denn das auf der rechten Seite?“ Die Digitalisierung ist heute in aller Munde. Doch was ist mit die-
sem Modewort eigentlich gemeint?
Das Wort „Digital“ stammt aus dem
Lateinischen und bedeutet eigentlich
„mithilfe des Fingers erfolgend“. Diese
ursprüngliche Bedeutung lässt sich nur
schwer in die heutige Bedeutung des Be-
griffs „Digitalisierung“ übertragen. Ein
Weg führt über die englische Bedeutung
von „Digit“ zu den 10 „Ziffern“, die den
10 Fingern von zwei Händen entspre-
chen. Damit wird etwas abzählbar, das
heißt diskret quantifizierbar (im Gegen-
satz zu „analog“, womit eine kontinuier-
liche, stufenlose Quantifizierung gemeint
ist).
Damit landen wir bei der heutigen Infor-
mationstechnologie, in der sich digitale
Rechner als Nachfolger der analogen
Rechner durchgesetzt haben. Hier wird
unter Digitalisierung oft die Überführung
analoger Größen (Töne, Bilder, physika-
lische Messungen usw.) in eine digitale
(diskrete) Form verstanden. Diese Trans-
formation analoger in digitale Daten hat
zwar eine gewisse Wichtigkeit, greift aber
meiner Meinung nach zu kurz. Denn die ■■ Digitalisierung von Objekten als „Di- Ventil), eine ganze Maschine (z. B. ein
immer umfassendere Nutzung digitaler gitale Zwillinge“, Flugzeugtriebwerk) oder sogar noch kom-
Rechner bedeutet auch die immer umfas- ■■ Digitalisierung von Aufgaben durch plexere Systeme (z. B. eine ganze Produk-
sendere Automatisierung von Tätigkeiten, umfassende Automatisierung sowie tionsanlage) verstanden.
die der Mensch vor noch nicht allzu lan- ■■ Entwicklung grundsätzlich neuer Ge- Interessanterweise bildet die Idee des di-
ger Zeit manuell ausgeführt hat. schäftsmodelle. gitalen Zwillings auch das Fundament
Somit lässt sich mein Verständnis der des heutigen (digitalen) Bauwesens, wel-
Digitalisierung durch die folgende, noch Der dritte Schritt, die Schaffung grund- ches unter der Bezeichnung „BIM“ (Buil-
sehr allgemeine Definition ausdrücken: sätzlich neuer Geschäftsmodelle, ist das, ding Information Modeling) bekannt ist
was auch als „Digitale Transformation“ [BIM18]. Einer der zentralen Slogans von
„Digitalisierung ist die umfassende bezeichnet wird. Bevor wir diese drei BIM lautet: „You always build twice - first
Delegation von Aufgaben von Menschen Schritte genauer betrachten, lohnt sich ein digital, then real“. Damit ist gemeint, dass
an technische Systeme, welche die Blick auf aktuelle Technologien, die diese ein heutiges komplexes Gebäude zuerst
heutige Informationstechnologie nutzen, Schritte überhaupt erst möglich machen digital gebaut wird, wobei aus vielen klei-
um damit grundsätzlich neue Geschäfts- (siehe Kasten 1). neren und größeren digitalen Zwillingen
modelle zu ermöglichen.“ (Wände, Fenster, Türen, Wasserleitungen
Digitalisierung von Objekten usw.) schließlich ein digitaler Zwilling
Mit der Delegation von Aufgaben an als „Digitale Zwillinge“ entsteht, der das Gebäude als Ganzes re-
technische Systeme sollen einerseits deren präsentiert. Erst danach (oder zumindest
Effizienz und Ausführungsqualität ver- Ein „Digital Twin“ beziehungsweise „Di- zeitversetzt) entstehen nach und nach die
bessert werden und andererseits soll der gitaler Zwilling“ ist eine digitale Reprä- entsprechenden physischen Zwillinge.
Mensch von diesen Aufgaben so weit wie sentation eines materiellen oder immateri- Die Betonung dabei liegt insbesondere auf
möglich entlastet werden. Dies lässt sich ellen Objekts aus der realen Welt [GI18]. dem Wort „gebaut“: Damit ist gemeint,
in drei Schritten anstreben, die im Folgen- Im industriellen Umfeld wird dabei meist dass die kleinen digitalen Zwillinge zu
den genauer beschrieben werden: ein technisches Gerät (z. B. ein einzelnes größeren digitalen Gebilden Schritt für
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■■ Ein digitaler Zwilling kann nicht nur
den aktuellen Zustand seines physi-
Technologien für die Digitale Transformation
schen Zwillings abbilden, sondern
Die folgenden Technologien bilden die Grundlage der Digitalisierung und damit der Digita- auch dessen Vergangenheit. Damit
len Transformation: werden Trendanalysen möglich, die
■■ Technologien zur Konvertierung von Analog- in Digitaldaten und umgekehrt um viele wiederum Prognosen ermöglichen.
Replikate eines physischen Originals zu produzieren, zum Beispiel Digitalisierung von Somit lassen sich beispielsweise früh-
Audio oder Video-Dokumenten) zeitig Verschleißerscheinungen am
■■ Technologien zur Erfassung und Übertragung von Informationen, zum Beispiel Sensoren physischen Zwilling feststellen und so
und Beacons, Technologien zur Datenübertragung sowie Mobile- und IoT-Technologien rechtzeitig geeignete Wartungsmaß-
■■ Technologien zur Speicherung und zum Wiederauffinden von Informationen, zum Beispiel nahmen einleiten (auch unter dem
Cloud-Speicher oder Suchmaschinen Begriff „Preventive Maintenance“ be-
■■ Technologien zur Kombination physischer und digitaler Welten, zum Beispiel Social kannt).
Media, Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) ■■ Fließen Informationen nicht nur vom
■■ Technologien zur Mustererkennung sowie assoziativen und kausalen Zusammenhängen,
physischen zum digitalen Zwilling, son-
zum Beispiel Algorithmen zur Datenanalyse, Big Data, Machine Learning oder entspre- dern auch in umgekehrte Richtung, so
chend trainierte neuronale Netzwerke entsteht die Möglichkeit, dass sich der
■■ Technologien zur Entscheidungsfindung, zum Beispiel Regelsysteme oder ebenfalls neuro- physische Zwilling via sein digitales Ge-
nale Netze, die auf Entscheidungsfindung trainiert sind (die sich als Black Boxen aber mit genstück steuern oder beeinflussen lässt.
der Erklärung dieser Entscheidungen schwertun) Oder noch weitergehend: Der digitale
■■ Technologien zur Ausführung von Aktionen, zum Beispiel APIs um Softwaresysteme zu Zwilling kann als „Gehirn“ des physi-
steuern sowie Aktuatoren bis hin zu Robotik und Drohnen-Technik, um die reale Welt schen Zwillings agieren und ihm so eine
direkt zu beeinflussen gewisse Autonomie ermöglichen.
■■ Technologien zur Kommunikation mit dem Benutzer, zum Beispiel ChatBots, um mit ■■ Bildet ein digitaler Zwilling präzise ge-
einem Menschen einen zielgerichteten Dialog zu führen nug sein (ev. noch nichtexistierendes)
■■ Blockchain- und Distributed-Ledger-Technologien, um beispielsweise die Geschichte von physisches Gegenstück ab, so lässt er
Flugzeugbestandteilen fälschungssicher zu machen sich für Simulationen nutzen, ohne
dass der physische Zwilling dazu be-
Kasten 1 nötigt oder beeinträchtigt wird.
Ein Beispiel: EU-Rent
Schritt entsprechend dem Bauprozess zu- ■■ Wenn ein digitaler Zwilling die aktuelle
sammengebaut werden mit der Absicht, Konfiguration oder Parametrisierung Um das Konzept der digitalen Zwillinge
dass sich allfällige Konstruktionsfehler des physischen Zwillings beschreibt, so etwas konkreter zu machen, möchte ich
mittels Simulation bereits in der digitalen lässt sich sein physischer Zwilling einfa- ein einfaches Beispiel einführen: Die fik-
Welt feststellen lassen und nicht erst in cher beziehungsweise genauer ersetzen. tive Firma EU-Rent ist europaweit im
der realen Welt, wo sie viel höhere Kosten Dies ist nichts anderes als Konfigurati- Mietfahrzeuggeschäft tätig, das heißt,
verursachen. onsmanagement und wird insbesondere ihr Kerngeschäft ist die zeitweise Zurver-
Ein anderer zentraler Aspekt eines digita- dann wichtig, wenn ein Unternehmen fügungstellung von Fahrzeugen aller Art
len Zwillings im Bauwesen kommt nach Tausende oder gar Millionen von Gerä- ohne Eigentumstransfer.
Fertigstellung eines Gebäudes zum Zug: ten in vielen Varianten bei Kunden auf Was bedeutet nun die Idee der digitalen
beim Betrieb des Gebäudes (heute oft als der ganzen Welt installiert hat. Zwillinge für EU-Rent? Einerseits bietet
„Facility Management“ bezeichnet). Bei ■■ Übermittelt ein physischer Zwilling es sich an, für ein physisches Fahrzeug
Wartungs- oder Umbauarbeiten kann zu- permanent seinen aktuellen Zustand einen digitalen Zwilling zu haben. Dieser
erst der digitale Zwilling konsultiert und an seinen (ggf. weit entfernten) digita- digitale Zwilling kann beispielsweise über
bei Bedarf können notwendige Änderun- len Zwilling, so lässt sich der physische den „Gesundheitszustand“ oder die aus-
gen wiederum erst digital getestet, bevor Zwilling bequem über seinen digitalen geführten Wartungsaktionen seines phy-
sie real durchgeführt werden. Zwilling überwachen. Als Beispiel sei- sischen Gegenstücks Buch führen. Weiter
Die konsequente Weiterentwicklung der en hier Flugzeugtriebwerke genannt, kann ein Fahrzeug via GPS und Mobile-
Idee digitaler Zwillinge eröffnet nun ver- deren Gesundheitszustand ein Trieb- Verbindung der EU-Rent-Zentrale perma-
schiedene neue Perspektiven auf die Digi- werkshersteller auch während des nent seinen aktuellen Standort mitteilen.
talisierung: Flugs überwachen kann. Eine interessante Variante des digitalen
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06/2018 Schwerpunkt: Digitale Transformation – Methoden für die Zukunftsfähigkeit
Zwillings bietet sich für Kunden (Mieter) des Fahrzeugs an den Kunden, die Nut- onssystems), interessante Informatio-
von EU-Rent an. Jeder Datensatz über zung des Fahrzeugs durch den Kunden nen zu einer Destination (z. B. durch
eine Person ist nichts anderes als ein digi- und die Rücknahme des Fahrzeugs zerle- Verknüpfung des Navigationssystems
taler Zwilling des Kunden! Werden diese gen). mit einem Online-Zugriff auf Wiki
Informationen (oder Teilmengen davon) Solche Aufteilungen von Aufgaben führen pedia)
an verschiedene IT-Systeme von EU-Rent zum Konzept von (Geschäfts-)Prozessen, ■■ U: Unterstützung durch Erfassung von
repliziert, so liegt eine 1:n-Synchronisati- bei denen gewisse Aufgaben in beliebi- Informationen wie fällige Mautgebüh-
on des physischen Zwillings an mehrere ger Reihenfolge durchgeführt werden ren auf den benutzten Strecken, un-
digitalen Zwillinge vor. können, andere Aufgaben aber eine be- terschiedliche Straßenqualität auf den
Nun lassen sich die oben eingeführten stimmte Reihenfolge erfordern. Um einen benutzten Strecken usw.
Perspektiven zur Digitalisierung auch auf solchen Prozess zu digitalisieren, lässt ■■ A: Automatisierung der Aufgabe durch
diesen Zwilling anwenden: sich eine einfache Technik nutzen, die ein teil- oder vollautonomes Fahrzeug
ich „UAN-Analyse“ nenne: Dabei geht es
■■ Die Bedürfnisse und Vorlieben eines darum, die einzelnen Aufgaben eines Pro- Eine interessante Diskussion, die in letzter
Mieters lassen sich in seinem digitalen zesses in eine der folgenden Kategorien Zeit aufgekommen ist, ergibt sich aus der
Zwilling festhalten und bei zukünfti- einzuordnen: Perspektive von EU-Rent insbeson dere
gen Interaktionen ausnutzen (z. B. bei aus dem letzten Punkt des obigen Bei-
der automatischen Reservierung von ■■ U: Falls eine vollständige Automatisie- spiels: Die Delegation von Verantwortung
Fahrzeugen). rung nicht denkbar ist, stellt sich die von einem Menschen an ein technisches
■■ Über das Navigationssystem kann Frage: Durch welche Dienste einer IT- System wirft unangenehme und heute
nicht nur der zurückgelegte Weg des Lösung lässt sich der Ausführungsver- noch weitgehend ungeklärte Fragestellun-
Fahrzeugs durch dessen digitalen Zwil- antwortliche bei der Lösung der Auf- gen bezüglich Schuldfähigkeit auf. Wer
ling verfolgt werden - es lässt sich auch gabe unterstützen? soll beispielsweise wie bestraft werden,
derjenige des Fahrers in seinem digita- ■■ A: Oder (ein herausfordernderer Ge- wenn ein autonomes Fahrzeug durch ei-
len Zwilling hinterlegen. dankengang) lässt sich die Aufgabe nen Unfall einen größeren Schaden ver-
■■ Sind die Eigenschaften eines Kunden gar vollständig automatisieren und wie ursacht (siehe beispielsweise [UBER18])?
präzise genug in seinem digitalen Zwil- würde eine solche Automatisierung Aber auch schon ohne so weit zu gehen,
ling abgebildet (ggf. durch Fusion von aussehen? sind drei Hinweise angebracht:
Daten anderer Service-Provider via ■■ N: Und nur falls auch eine Unterstüt-
Web- und Mobile-Technologien), so zung nicht sinnvoll oder machbar ist, ■■ Eine Aufgabe kann nur dann effizient
lässt er sich beispielsweise für Marke- verbleibt eine Aufgabe nicht unter- ausgeführt werden, wenn der Ausfüh-
ting-Simulationen nutzen. stützt. rungsverantwortliche zum richtigen
■■ Werden vergangene Zustände des Zeitpunkt die richtigen Informationen
Kunden (z. B. getätigte Fahrten) in sei- Automatisierung bei EU-Rent in der richtigen Qualität zur Verfügung
nem digitalen Zwilling aggregiert, so hat. Dies muss ein zentrales Design-
können typische Verhaltensmuster des Am Beispiel von EU-Rent bieten sich bei- prinzip aller Digitalisierungs-Initiati-
Kunden identifiziert und der Kunde spielsweise die folgenden Unterstützun- ven sein.
kann mit gezielten Marketing-Maß- gen oder gar Automatisierungen der Auf- ■■ Die Verbesserung der Ausführungs-
nahmen beeinflusst werden. gaben „Reservierung eines Fahrzeuges“ qualität heißt nicht notwendigerweise,
und „Nutzung eines Fahrzeuges“ an. dass keine oder weniger Fehler passie-
Wenn man sich diese Punkte plastisch ren. Aber es heißt, dass dieselben Feh-
vor Augen führt, so wird klar, dass hier Reservierung eines Fahrzeuges: ler, wenn sie einmal aufgetreten sind
sehr schnell das Thema „Datenschutz“ und ihre Ursachen behoben sind, nie
beziehungsweise „Schutz von persönli- ■■ U: Unterstützung durch Bereitstellung wieder auftreten sollten. Auch dafür
chen Daten“ ins Spiel kommt. Insbeson- von Informationen über verfügbare müssen entsprechende Prozesse etab-
dere nach der Inkraftsetzung der Euro- Fahrzeugkategorien, Sonderaktionen liert werden.
päischen Datenschutz-Grundverordnung im gewünschten Zeitraum, Kreditwür- ■■ Die Entlastung der Menschen kann so
(DSGVO) im Mai dieses Jahres sind dabei digkeit des Mieters usw. weit gehen, dass sie für die Ausführung
entsprechende Grenzen zu berücksichti- ■■ A: Automatisierung der Aufgabe durch der Aufgaben gar nicht mehr benötigt
gen und Schutzmechanismen vorzusehen. automatische Reservierung eines Fahr- werden. Für Mitarbeiter des Unter-
Dies wiederum stellt einen wesentlichen zeuges aufgrund bekannter oder pro- nehmens kann dies unter Umständen
Einfluss auf die Gestaltung digitaler Zwil- gnostizierter Mieterbedürfnisse (z. B. bedeuten, dass sie arbeitslos werden.
linge dar. im Rahmen eines Mobilitätsabonne- Auf diese damit verbundenen funda-
ments), eine automatisierte Kundenbe- mentalen Veränderungen muss sich die
Digitalisierung von Aufgaben ratung bis hin zum Vertragsabschluss Gesellschaft entsprechend vorbereiten.
durch umfassende Automati mittels eines ChatBots usw. Werden hingegen Kunden „arbeitslos“,
so eröffnen sich neue Geschäftsmodelle.
sierung
Nutzung eines Fahrzeuges (durch den
Sowohl im Geschäfts- als auch im Privat- Mieter): Entwicklung
leben lassen sich komplexe Aufgaben in
neuer Geschäftsmodelle
einfachere Teilaufgaben zerlegen (z. B. ■■ U: Unterstützung durch Bereitstellung
lässt sich der Mietvorgang für ein Fahr- von Informationen über die möglichen Durch die Digitalisierung von Objekten
zeug in die Fahrzeugreservierung , die Si- Wege zu einer Destination (durch stan- in Kombination mit der weitgehenden
cherung der Finanzierung, die Übergabe dardmäßigen Einbau eines Navigati- Automatisierung von Aufgaben wird das
www.objektspektrum.de
geht der Automobilhersteller Tesla: Elon
Literatur & Links Musk hat in seinem „Master Plan, Part
[BIM18] buildingSMART: International home of openBIM, https://www.buildingsmart.org/ Deux“ bereits 2016 die Vision beschrie-
[GI18] Gesellschaft für Informatik: Lexikon-Eintrag „Digitaler Zwilling, ben, mit der Eigner eines (autonom fahren-
https://gi.de/informatiklexikon/digitaler-zwilling/ den) Tesla-Fahrzeuges dieses als Ressource
[KKL17] W. Keller, M. Kunz, H. Ladner: Digitale Transformation mit System, Leanpub, 2017 in einem größeren, von Tesla kontrollierten
[TESLA16] Elon Musk: Master Plan, Part Deux, Netzwerk anbieten können [TESLA16] –
https://www.tesla.com/de_CH/blog/master-plan-part-deux wobei Tesla natürlich mitverdient.
[UBER18] Heise/Telepolis: Der Unfall von Uber in Arizona, 27. Mai 2018,
https://www.heise.de/tp/features/Der-Unfall-von-Uber-in-Arizona-4059282.html Zusammenfassung
Die Idee der Digitalisierung ist im Grun-
de also nichts Neues – es geht darum, die
reale Welt mittels Information abzubilden
und mit heutigen und kommenden Tech-
nologien so viel wie möglich zu automa-
tisieren. Dies ermöglicht die eigentliche
Digitale Transformation, mit der grund-
sätzlich neue Geschäftsmodelle denkbar
werden (siehe Abbildung 1).
Nach den Digitalisierungswellen zeichnet
sich aber am Horizont bereits wieder die
nächste Technologiegeneration ab: die
Quantenrechner. Und diese sind nicht
mehr „digital“ im ursprünglichen Sinne.
Aber bis es wirklich soweit ist, werden
wir wohl schon wieder ein passendes Mo-
Abb. 1: Die drei Stufen zur Digitalen Transformation dewort gefunden haben.
Ich hoffe, ich konnte Ihnen mit meinen
Überlegungen den einen oder anderen
Geschäft eines Unternehmens optimiert. gesetzt werden können, ist beispielsweise Denkanstoß zur Digitalisierung Ihres Ge-
Dies wird teilweise auch als die „erste Di- in [Kel17] detailliert beschrieben. schäftsumfeldes geben! ||
gitalisierungswelle“ bezeichnet. Auf dieser
Grundlage lassen sich nun in einem zwei- Die Digitale Transformation
ten Schritt grundsätzlich neue Geschäfts- Der Autor
von EU-Rent
modelle entwickeln und dem Kunden neue
Möglichkeiten anbieten. Dies wird auch Die obigen vier Fragestellungen lassen
als „zweite Digitalisierungswelle“ oder sich wiederum am Beispiel EU-Rent illus-
als „Digitale Transformation“ eines Ge- trieren. Das Hauptziel der EU-Rent-Lo-
schäfts bezeichnet. Dabei hilft es, auf die gistik ist es, entsprechend dem aktuellen
Ziele zurückzugreifen, aus denen die ur- Tagesbedarf rechtzeitig die reservierten
sprünglichen Geschäftsprozesse entwickelt Fahrzeuge bereitzustellen (1).
wurden, und dabei die bisher gewählten EU-Rent besitzt bereits einen großen
Lösungsansätze kritisch zu hinterfragen. Fahrzeugpark und alle Fahrzeuge sind
Konkret müssen die folgenden Fragen be- mit einem Navigationssystem ausgestattet
antwortet werden: (2). Wenn nun in die Fahrzeuge zusätzlich Markus Schacher
eine zuverlässige, nicht-kompromittier- (markus.schacher@knowgravity.com)
■■ Welche Ziele sollen angestrebt werden bare Mobilverbindung zu EU-Rent inte- ist Mitbegründer von KnowGravity Inc. und
beziehungsweise welche Effekte sollen griert wird (2), so wissen ihre digitalen hat sich auf modellbasiertes Engineering
erreicht werden? Zwillinge jederzeit, wo sich ihr physischer spezialisiert. Er hat bereits 1997 die ersten
■■ Welche bestehenden und neuen (tech- Zwilling befindet. öffentlichen UML-Kurse in der Schweiz
nischen) Ressourcen des Unterneh- Nach wie vor müssen die Fahrzeuge je- durchgeführt und vielen großen Projekten ge-
mens stehen zur Verfügung? doch gewartet und deren Benutzung den holfen, modellbasierte Techniken einzuführen
■■ Welche Rahmenbedingungen sind zu Kunden verrechnet werden (3). Die Fahr- und nutzbringend anzuwenden. Als Mitglied
berücksichtigen, die als gegeben zu be- zeuge können sich nun aber beispielswei- der Object Management Group (OMG) ist
trachten sind? se selbstständig auf einem elektronischen Markus Schacher in der Entwicklung ver-
■■ Welche alternativen Geschäftsformen Marktplatz den digitalen Zwillingen der schiedener Modellierungssprachen involviert
und Wertschöpfungsketten sind nun registrierten EU-Rent-Kunden anbieten und Koautor dreier Bücher zu den Themen
denkbar? und ihnen via entsprechende Freischalt- Geschäftsregeln, SysML sowie operationelle
Infrastruktur die Verwendung der Fahr- Risiken. Außerdem ist er häufiger Präsenta-
Wie solche Innovationen systematisch zeuge erlauben (4). tor auf internationalen Konferenzen und im
gefunden werden können und welche Dies ist nichts anderes, als ein erster Schritt Moment daran, einen digitalen Zwilling von
Auswirkungen sie auf eine Organisation in Richtung einer „Sharing Economy“. sich selbst aufzubauen.
haben, aber auch wie sie geplant und um- Noch einen Schritt weiter in diese RichtungSie können auch lesen
