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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Ferry Fischer, Coach und Unternehmensberater (c) Ferry Fischer

Du siehst einen Golfprofi, wie er auf den letzten Löchern der finalen Runde ruhig und voller Konzentration den Fokus behält und das Turnier souverän gewinnt. Kann er das, weil er so talentiert ist oder weil er geheime Tricks kennt? Nein, er kann das, weil er sich selbst kennt und kontinuierlich seine mentale Fähigkeiten, die jede:r besitzt, entwickelt hat.

Selbstvertrauen kommt von Selbstbewusstsein. Je bewusster ich mir über meine Fähigkeiten und meine Schwachstellen bin (und natürlich auch, wie ich damit gut umgehen kann), desto mehr entwickle ich Vertrauen in mich selbst. Das ist ein Prozess stetiger Reflexion und Entwicklung.

Ich selbst halte mich für einen durchschnittlich talentierten Sportler und habe jeden Sport, den ich ausgeübt immer erst sehr spät begonnen. Dennoch war ich ehrgeizig und wollte was erreichen, also habe ich einen wichtigen Aspekt des Erfolges mehr entwickelt als die anderen. Die mentale Stärke. Und damit ist mir sowohl im Sport als auch im Beruf weit Überdurchschnittliches gelungen.

Hier stelle ich dir nun meine „Best Of Mental-Stärken“, bzw. Techniken vor, damit du auch davon profitieren kannst.

1. Resilienz: Der Umgang mit Rückschlägen

Im Sport ist Scheitern unvermeidbar – Golfer:innen, Tennisspieler:innen, etc. verlieren die allermeisten Turniere und gewinnen nur wenige. Mental starke Athlet:innen wissen: Eine Niederlage macht sie nicht zum Versager oder zur Versagerin, sondern gibt ihnen die Chance, zu lernen und zu wachsen.

Wichtig ist, dass ich weiß, dass ich es schaffen kann und von jeder Niederlage lerne. Unbeirrbar gehe ich meinen Weg, aber ich hinterfrage mich ständig und passe mich durch die Erfahrung des temporären Scheiterns an.

Wenn du im Golf den ersten Schlag gleich mal in den Wald schlägst und die Nerven bewahrst, mit dem Mindset „das braucht jetzt genau mich, um doch noch erfolgreich das Loch zu Ende zu spielen“, dann gibst du dem Erfolg eine gute Chance. Wenn du es dann schaffst, ist das Erfolgserlebnis umso größer. Schaffst du es nicht, dann nimmst du deine Learnings, gehst zum nächsten Loch und bist um ein Stück erfahrener, um mit einer ähnlichen Situation nun besser umzugehen (wie du das noch zwischen zwei Löchern schaffen kannst, zeige ich dir im Punkt 3).

Umsetzung für Founder:innen:

Lernperspektive einnehmen: Nach jedem Rückschlag bewusst analysieren: „Was lief gut? Was lief schlecht? Was lerne ich daraus?“ (am besten schriftlich, das verstärkt es noch) Fehlerkultur etablieren: Im Team kommunizieren, dass Fehler und Misserfolge ein natürlicher Teil des Wachstumsprozesses sind und Lessons Learned nach jedem Projekt etc. einfordern.

2. Klare Zielsetzung: Der Kompass zum Erfolg

Wenn ich mir etwas vorgenommen habe, dann habe ich nie aufgegeben (und schon gar nicht aus Frust oder Enttäuschung), war jedoch stets bereit, mich aufgrund der Erfahrungen anzupassen. Das heißt, entweder habe ich mein Tun angepasst, um das Ziel zu erreichen oder ich habe das Ziel nach einer strukturierten Analyse der Fakten verändert oder verworfen (das ist für mich kein Aufgeben, sondern eine wohl durchdachte und selbstreflektierte neue Entscheidung).

Manchmal öffnen sich Möglichkeiten, die du nie für möglich gehalten hast und die sich erst ergeben, weil du dran geblieben bist. Solange ich an meine Vision glaube und bereit bin, mich, den Weg und die Rahmenbedingungen stets zu hinterfragen, kann mich nichts aufhalten. Das Ziel ist das Ziel, der Weg muss sich dem Ziel anpassen und ich mich auch.

Umsetzung für Founder:innen:

Sei dir klar, was du mit deinem Unternehmen erreicht haben willst: Setze dir nun (Zwischen-)Ziele, die dich dorthin bringen werden, und verfolge sie. Wenn du diese Ziele nicht erreichst, dann passe an (Schritte, Methoden, Zwischenziele). Aber verliere nicht das visionäre Ziel aus den Augen! OKR als Methode hilft da besonders gut!

Miss es oder vergiss es: Damit wir uns den Fortschritt nicht schönreden, was sehr leicht geschieht, müssen wir messen und laufend anpassen. Aber nie das große Ziel aus den Augen verlieren. Was leicht geht: genießen und dann mehr davon. Was schwer geht, noch einmal probieren und dann hinterfragen! Mein Motto dabei: „Face the brutal facts!“

3. Mentale Visualisierung: Erfolg beginnt im Kopf

Dabei gibt es zwei Ausrichtungen:

1. Mentales Vorerleben: Du siehst das Erreichen des Ziels vor Augen. Oder den erfolgreichen Abschluss mit Investor:innen.

Es zahlt sich aus, im Unterbewusstsein das Erfolgserlebnis im Vorhinein auszulösen, um dein Selbstbewusstsein zu stärken und den Fokus auf Erfolg zu lenken. Kein:e Slalomläufer:in der Welt würde den Slalom in Angriff nehmen, ohne vorher den erfolgreichen Lauf visualisiert zu haben. Würde er/sie das nicht machen, wäre ein Ausscheiden wohl das sichere Ergebnis.

Ich stelle mir vor schwierigen Gesprächen immer vor, wie das Gespräch zur Zufriedenheit beider gut endet. Nicht, wie es verläuft, denn das ist egal, Hauptsache es endet gut. Wenn dann das Gespräch oder die Verhandlung eine komische Richtung einnimmt, dann sage ich mir: „Interessant, wie sich das gerade entwickelt. Gut dass ich weiß, wie es ausgeht!“. Mit dieser Technik ist ein Erfolg nicht garantiert, aber die Erfolgswahrscheinlichkeit steigt enorm.

2. Mentales Umerleben: Das Gehirn unterscheidet nicht zwischen real und imaginär Erlebtem. Es speichert beides als Erfahrung ab. Das können wir uns zu Nutze machen.

Wenn also etwas schief gelaufen ist, dann setze dich hin und erlebe die Situation so, wie sie optimal hätte verlaufen sollen. Spiele die Situation ideal durch und speichere so einen Erfolg ein, an den sich dein Unterbewusstsein dann in der nächsten ähnlichen Situation erinnern wird.

Umsetzung für Founder:innen:
Vorbereitung durch Visualisierung: Stelle dir vor einem Pitch oder einem schwierigen Gespräch vor, wie du souverän auftrittst und dein Ziel erreichst. Mentales Umerleben durchspielen: Nimm jeden Misserfolg her, analysiere, was schief gelaufen ist und wie du es hättest besser oder ideal machen können und spiele dann die Situation mit der Idealversion durch. Nimm die Erfolgsgefühle dabei war, das steigert noch den Effekt.

4. Selbstdisziplin: Die Kunst der konstanten Umsetzung flexibler Planung

Erfolg ist immer das Ergebnis des Tuns. Du kannst daher den Erfolg nicht machen, sondern nur ermöglichen. Machen kannst du aber deinen täglichen Beitrag. Daher überlege dir, was du jeden Tag ganz konkret tun kannst, um deinen gewünschten Erfolg zu schaffen. Setze dir Zwischenziele, um zu überprüfen, ob du den erwünschten Fortschritt erreichst. Erreichst du den Fortschritt nicht, dann überlege, ob das Ziel richtig gewählt ist und/oder ob das tägliche Tun ausreicht und passe bei Bedarf an.

Jetzt ist es wichtig, den täglichen Zweifel auszuschalten. Einmal in der Woche oder alle zwei Wochen darf angepasst werden. Täglich wird getan und abgehakt. Das funktioniert! Alleine durch das tägliche Abarbeiten des Plans deines eigenen Beitrags entsteht ein Erfolgserlebnis, das dich vorantreibt.

Wie ich mit Hockey im Alter von 21 Jahren begonnen habe und mir zum Ziel gesetzt habe, es in die erste österreichische Liga zu schaffen, war mir klar, dass mir technisch nahezu jeder Hockeyspieler, der von Kindheit an trainiert hat, überlegen sein wird. Was ich aber tun kann, war meine mentale Stärke und meine körperliche Kondition mehr zu entwickeln, als die anderen. Ich hatte einen genauen Plan für beides und nach 10 Jahren hatte ich es geschafft. Um die Zeit war ich sogar den österreichischen Nationalspielern, mit denen ich einmal trainiert habe, konditionell und mental überlegen. Ich habe in dieser Zeit jede Woche nach einem Plan trainiert und diese Pläne laufend nach meinen Fortschritten und Rückschritten angepasst. Heute würde man sagen, ich habe nach OKR trainiert. Das gab es damals aber noch nicht als Begriff.

Umsetzung für Founder:innen:
Routinen etablieren: Plane deinen täglichen Beitrag zum Erfolg und halte dich an diese Struktur. Überlegt anpassen: Passe deinen Plan nur in ruhigen Momenten an, nicht wenn unter der Woche Frust oder Zweifel aufkommen. Alles braucht seine Zeit, sich zu entwickeln und daher ist es wichtig, Pläne in Ruhe und überlegt zu erstellen und anzupassen. Wenn es aber keine messbare Entwicklung gibt, dann ist es auf jeden Fall Zeit, anzupassen.

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