28.01.2019

„Mit digitalen Zwillingen das Unsichtbare sichtbar machen“

Interview: Digitale Zwillinge werden in der Industrie eingesetzt, um komplexe Prozesse von realen Maschinen zu simulieren. Wir haben mit Jivka Ovtcharova, führende Expertin für Virtual Engineering, über den konkreten Nutzen digitaler Zwillinge gesprochen und warum der Super-GAU von Tschernobyl ihre Karriere maßgeblich prägte.
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digitaler Zwilling
(c) Martin Pacher: Prof. Jivka Ovtcharova wurde 1957 in Bulgarien geboren und leitet derzeit das Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen am Karlsruher Institut für Technologie

„Das Unsichtbare sichtbar machen“ ist Jivka Ovtcharovas zentrale Devise ihrer Forschung. Die gebürtige Bulgarin leitet derzeit das „Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen“ in Karlsruhe und gilt als Expertin für „Virtual Engineering“. Dahingehend forscht sie unter anderem zu digitalen Zwillingen. In einem ausführlichen Interview erklärte sie uns deren Nutzen für die Industrie. Zudem gab uns Ovtcharova persönliche Einblicke in ihre Karriere als Wissenschaftlerin und Denkanstöße, wie wir unsere digitale Zukunft „human“ gestalten können.

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In ihrer Forschung beschäftigen Sie sich mit digitalen Zwillingen. Worum handelt es sich bei digitalen Zwillingen?

Ein digitaler Zwilling ist grundsätzlich eine virtuelle Echtzeitabbildung der Struktur und des Verhaltens eines physischen Gegenstandes. Er begleitet und assistiert eine Anlage über deren gesamten Lebenszyklus – vom ersten Entwurf, über Konstruktion und Fertigung bis hin zur Wartung und Recycling. Ein derartiger Zwilling interagiert zu jedem Zeitpunkt mit seinem physischen Gegenstück und liefert wertvolle Daten über den Status und Zustand der Anlage.

Diese Daten werden meist in einer Cloud analysiert und anschließend mit anderen Daten aus der Laufumgebung verknüpft. Die Benutzer dieser Daten gehören zu verschiedenen Zielgruppen, wie Entwicklungs- und Fertigungsingenieure, aber auch Wartungspersonal und Daten-Analysten. Diese sind in der Lage auf die Daten aus verschiedenen Perspektiven zu blicken und aus der Ferne die Anlage zu überwachen und zu steuern.

Welche konkreten Anwendungsbeispiele gibt es für den Einsatz von digitalen Zwillingen?

Die Anwendungsbeispiele sind vielfältig. Nehmen wir als Beispiel die Windkrafträder: In Zukunft werden Energiebetreiber nicht nur über physische Windkrafträder verfügen, sondern auch über digitale Repliken dieser Windkrafträder. Das physische Windkraftrad wird dabei immer in Kontakt zu seinem digitalen Zwilling stehen. Dieser erhält Daten aus der realen Welt – in unserem konkreten Fall vom Windkraftrad – und analysiert diese anschließend.

Über virtuelle Zwillinge können wir beispielsweise, wie bei einem Tomograph, schon frühzeitig innere räumliche Strukturen ermitteln und erkennen, wann ein Windrad ausgetauscht werden muss, bevor es bricht. Dadurch könnten Wartungs- und Reparaturmaßnahmen kostengünstiger gestaltet werden, da die Techniker ins Innere „sehen“ können. Insbesondere bei Offshore-Windkraftanlagen ist die Wartung sehr teuer, da man spezielle Schiffe benötigt.

Wird es irgendwann mal auch digitale Zwillinge von Menschen geben?

Es macht natürlich Sinn über digitale Zwillinge in Bezug auf Menschen vorzudenken – insbesondere in der Gesundheitsvorsorge. Ärzte könnten Menschen viel schneller helfen, wenn sie sofort wissen, wie der Mensch aufgewachsen ist und welche Krankheiten er bereits hatte.

Angenommen Sie reisen in ein fremdes Land und der Arzt spricht ihre Sprache nicht. Über einen digitalen Zwilling würde er sofort wissen, wie ihr Organismus unter Berücksichtigung von Vorerkrankungen funktioniert, um anschließend die richtigen Schritte zu setzen. Die Herausforderung besteht darin, dass die digitalen Zwillinge wie Organismen funktionieren müssen. Und natürlich ist es auch eine Frage der Ethik, die wir immer mitdenken müssen.

Sie gelten als eine führende Expertin im Bereich „Virtual Engineering“ und haben eine beachtliche Karriere im Bereich der Wissenschaft und Technik vorzuweisen. Wie sind Sie mit Technik in Verbindung gekommen?

Die Begeisterung für die Technik kam sehr früh. Ich komme ursprünglich aus Bulgarien und unser Ausbildungssystem war stark durch die spielerische „Hands-On“-Erziehung geprägt. Den entscheidenden Anstoß zu meiner Wissbegierde für die Technik gab jedoch die Buch-Trilogie „100.000 Jahre Technik“, die mein Vater mir als Kind zu Weihnachten geschenkt hat. Das war ein spannendes, wunderbar illustriertes Buch, das mich so gefesselt hat, dass ich es nicht mehr aus der Hand legen wollte.

Obgleich ich damals auch gerne mit Puppen gespielt habe, war das Technikbuch, was meine Fantasie beflügelte. Einen neuen Schub an Begeisterung für die Technik kam durch die Bekanntschaft mit der Tochter einer befreundeten Familie. Diese studierte Maschinenbau und ich durfte ihr beim Zeichnen mit Tusche zusehen. Ihre feminine Erscheinung in Kombination mit dem coolen Zeichenset war ansteckend.

Welchen Effekt hatten die damaligen technologischen Errungenschaften auf ihre Berufswahl?

Als Kind und Jugendliche habe ich in den 60er und 70er Jahren natürlich auch den faszinierenden Aufstieg der Raketen-, Atom- und Computertechnologie miterlebt. Es war eine großartige Zeit, da jeder Mensch das Recht hatte, großes zu leisten. So träumten wir damals, Jungs und Mädchen, wie Juri Gagarin, Walentina Tereschkowa oder Neil Armstrong in den Weltraum zu fliegen.

Auch Mathematik- und Physikunterricht waren das Nonplusultra unserer Bildung. Der Wunsch, an der Entwicklung bahnbrechender Technologien teilzuhaben hat mich zu einem Studium in Maschinenbau in Bulgarien und anschließend nach Moskau gebracht – damals für Osteuropa das Bildungs-Mekka schlechthin. Ich wollte eigentlich Raumschiffe und U-Boote bauen, schlussendlich bin ich aber bei Atomkraftwerken gelandet. Diese Technologie hat mich damals sehr begeistert, bis es im Jahre 1986 in Tschernobyl gekracht hat.

Hat der Super-GAU in Tschernobyl bei Ihnen ein Umdenken in Bezug auf die Nutzung der Atomtechnologie ausgelöst?

Ja, ich habe mich nach der Tschernobyl-Katastrophe neu orientiert – vom Maschinenbau- und Anlagenbau in Richtung Computertechnologie. Ich habe zu dieser Zeit in einem Forschungslabor der bulgarischen Akademie der Wissenschaften in Sofia gearbeitet. Das Labor war in das Zentrum für Physik eingegliedert und wir haben kurz nach der Explosion die Radioaktivität in den Parkanlagen der Stadt gemessen. Es war Anfang Mai. Nach langem Regen schien die Sonne wieder und die Natur sah sehr friedlich aus, solange uns nicht die Knackgeräusche der Geigerzähler die alarmierend hohen Werte der Radioaktivität vor Augen geführt haben. Diese Geräusche haben sich für immer in mein Gedächtnis eingebrannt.

Weiterhin hat die Tschernobyl-Katastrophe zu einem Wendepunkt in der Nutzung der Atomenergie geführt und ich habe die negative Auswirkung dieser Wende auf meine berufliche Zukunft sehr schnell erkannt. Da ich mich bereits mit mathematischen Simulationen befasst habe, ist mir der Berufswechsel in Richtung Computertechnologie leicht gefallen.

Sie haben in Deutschland eine Initiative für eine „digitale humane Zukunft“ gestartet. Worum geht es dabei?

Die Digitalisierung versetzt die Welt, in der wir leben und arbeiten, in einen fundamentalen Umbruch. Wie nie zuvor wandeln sich ganze Branchen und Lebensstile. Neue Werte- und Geschäftsmodelle für und durch die Digitalisierung werden zur Voraussetzung für die Wettbewerbsfähigkeit jedes Einzelnen. Die Digitalisierung wirkt sich auch auf unser kulturelles Miteinander aus. Und natürlich lautet die wichtigste Frage, die sich jetzt stellt: Wie kann eine humane digitale Zukunft aussehen?

Wie kann eine derartige Zukunft aussehen? 

In erster Linie geht es darum, dass alle Menschen, die gleichen Chancen und gleichen Zugriff auf digitale Technologien haben. Digitale Bildung, Befähigung und Handlung für jeden Menschen, unabhängig von Schulabschluss, Alter und Herkunft, ist die Kernvoraussetzung für die Teilhabe am gesellschaftlichen Leben und den beruflichen Erfolg. Ziel meiner Digitalisierungsinitiative ist es daher, digitales Wissen nahtlos in alltägliche Fähigkeiten, berufliche Qualifikationen und wettbewerbsfähige Geschäftsmodelle umzusetzen – schnell, pragmatisch und handlungsorientiert.

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Das im August veröffentlichte Gesamtstaatliche Lagebild 2026 des Krisensicherheitsberaters im Bundeskanzleramt enthält einen Satz, der bislang wenig Beachtung fand: Angesichts der Cyberbedrohung rücke digitale Souveränität weiter in den Fokus der nationalen Sicherheit. Daraus leitet es eine unbequeme Handlungsoption ab, nämlich die Förderung von EU-Anbietern und den Verzicht auf externe Anbieter bei künftigen Beschaffungen. Im (ersten) Lagebild 2025 kam der Begriff nicht vor. Aus einem Standortthema wurde binnen eines Jahres eine Sicherheitsfrage.

Der Ist-Zustand ist bekannt. Verwaltung und Wirtschaft in Österreich laufen weitgehend auf Infrastruktur dreier US-Konzerne. Der CLOUD Act erlaubt US-Behörden den Zugriff auf Daten, die diese Unternehmen verarbeiten, unabhängig vom Standort des Rechenzentrums. Als Microsoft im Frühjahr 2025 plötzlich das Konto des Chefanklägers des Internationalen Strafgerichtshofs sperrte, wurde sichtbar, dass die Verfügbarkeit einer digitalen Grundleistung an einer Entscheidung außerhalb Europas hängen kann. Die Leistungsfähigkeit der Hyperscaler steht außer Streit. Zu klären ist, welche Funktionen ein Staat in fremder Hand belassen kann.

Vorbilder im öffentlichen Sektor

Das Österreichische Bundesheer hat mit der Umstellung auf LibreOffice die Kontrolle über einen zentralen Arbeitsplatzbaustein zurückgeholt, die Schweizer Armee migriert ihr Kommando Cyber auf openDesk.

Am weitesten gehen die Niederlande. Dort stellt die Regierung die gesamte Bundesverwaltung auf digitale Souveränität um. Seit Juli 2026 ist von US-Clouds für E-Mail und Dokumente abzuraten, Daten müssen in Europa bleiben und für jeden Dienst muss ein Ausstiegsplan vorliegen.

Sicherheit als Grundbedürfnis der Wirtschaft

Die Frage stellen sich zunehmend auch heimische Unternehmen. Sie wollen wissen, ob ihre Daten in Europa liegen, wer darauf zugreifen kann und ob der Dienst, auf dem ihr Tagesgeschäft läuft, morgen noch verfügbar ist. Souverän zu arbeiten heißt für sie vor allem, Sicherheit zu haben: dass Daten nicht von Drittstaaten abgegriffen werden können und dass sie sich auf die Infrastruktur, die ihr Geschäft trägt, tatsächlich verlassen können.

Anbieter, die diesen Wechsel möglich machen, gibt es in Österreich und Europa bereits. Sie stellen Rechenleistung, Plattformdienste und KI-Modelle bereit, die europäischem Recht unterliegen und deren Betrieb nachvollziehbar bleibt. Was ihnen fehlt, ist nicht die Kompetenz, sondern die Nachfrage, die sie in jene Größe trägt, in der sie für den Mittelstand zur echten Option werden.

Mehr als ein Hackathon

Im Mai 2026 haben das Bundeskanzleramt und die TU Austria dazu einen Public AI Hackathon veranstaltet. In 48 Stunden entwickelten 25 Talente Prototypen für die öffentliche Verwaltung, präsentiert vor Staatssekretär Alexander Pröll und einer Jury aus Verwaltung, Politik und Forschung. Das Format zeigt, dass der Wille zur Zusammenarbeit zwischen Staat und Nachwuchs vorhanden ist. Es zeigt auch, wo die Grenze liegt. Zwei Tage Hackathon ersetzen keine Strategie, mit der die Startup-Szene dauerhaft in den Aufbau souveräner Infrastruktur eingebunden wird. Auf einen Prototyp sollte eine Beschaffung folgen, auf eine Veranstaltung ein Förderprogramm, auf ein Teilnahmezertifikat ein zahlender Kunde.

Der Hebel heißt öffentliche Nachfrage

Genau hier liegt der Hebel für Österreich. Öffentliche Nachfrage entscheidet, ob heimische Anbieter jene Größe erreichen, die sie brauchen, um für die Wirtschaft eine echte Option zu sein. Wenn Bund, Länder und Förderstellen gezielt bei europäischen und österreichischen Anbietern beschaffen, stärkt das deren Marktposition und signalisiert der gesamten Startup-Branche, dass sich Investitionen in souveräne Technologie lohnen. Souveränität und Innovation stehen dabei nicht im Widerspruch, sie bedingen einander: Wer die Kontrolle über seine Infrastruktur behält, kann auf ihr aufbauen, statt sie nur zu mieten.

Für Österreich heißt das, die Empfehlung des Lagebilds über einzelne Prototypen hinaus zu denken. Jede Ausschreibung, jedes Förderprogramm und jede Anschlussfinanzierung entscheidet mit darüber, ob die österreichische Startup-Branche zu jenem Anbieter heranwächst, von dem Verwaltung, Sicherheitsbehörden und Mittelstand in zehn Jahren abhängen können. Wer Gründerinnen und Gründer heute mit mehr als einem Zertifikat ausstattet, entscheidet mit über die technologische Souveränität von morgen.


Über den Gastautor:

Mathias Lipp-Rosenthal ist Gründer der KI Schmiede, einer im Juni 2026 gestarteten Beratung, die Unternehmen im DACH-Raum bei der Einführung und Schulung von KI begleitet. Zuvor war er stellvertretender Klubdirektor der Neos und Mitgründer von Voter AI; die Gründung der KI Schmiede hat brutkasten hier bereits vorgestellt.

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