In diesem Nachgelesen erfahren Sie:
- wie sich die technologischen Grundlagen vom digitalen Zwilling zum Industrial Metaverse entwickeln,
- welche relevanten Aspekte für KMU in Zeiten des digitalen Wandels entscheidend sind,
- wie sie praxisnahe Anwendungsfelder für den Mittelstand erfolgreich in der Praxis umsetzen,
- wie die Technologien für mehr Effizienz, Qualität und Flexibilität im Geschäftsalltag sorgen und
- vor welchen Herausforderungen Unternehmen stehen und wie erste Schritte für einen pragmatischen Einstieg gelingen.
Einleitung
Das Industrial Metaverse beschreibt die Verbindung realer Produktionsumgebungen mit digitalen, interaktiven Abbildern und führt dazu Technologien wie Digitale Zwillinge, Echtzeitdaten, Simulationen, Künstliche Intelligenz, 5G sowie Augmented und Virtual Reality zusammen. Für kleine und mittlere Unternehmen ist das Thema besonders relevant, weil es praktische Antworten auf aktuelle Herausforderungen wie Fachkräftemangel, steigende Kosten, Nachhaltigkeitsdruck, komplexere Produktionsprozesse und wachsende Anforderungen an Flexibilität geben kann. Das Industrial Metaverse stellt somit ein vernetztes digitales Ökosystem dar, das die reale industrielle Welt mit der virtuellen Welt verbindet[1].
Entscheidend für KMU ist hierfür ein schrittweiser Einstieg. Vorhandene Daten müssen nutzbar gemacht, konkrete Anwendungsfälle ausgewählt, Mitarbeitende eingebunden und der Nutzen messbar gemacht werden. Das Industrial Metaverse soll bestehende industrielle Stärken durch Echtzeitinformationen, immersive Zusammenarbeit und datenbasierte Entscheidungen erweitern[2]. Hierbei sollte modular vorgegangen werden und schrittweise eine Anpassung von Prozessen erfolgen. Weitere Maßnahmen zur Digitalisierung oder Integration in das entstehende Ökosystem sind das Ziel dieser langfristigen Transformation.
Vom digitalen Zwilling zum Industrial Metaverse
Das Industrial Metaverse ist eng mit Industrie 4.0 und Industrie 5.0 verbunden. Während Industrie 4.0 vor allem die Vernetzung von Maschinen, Anlagen und Daten in den Mittelpunkt stellt, erweitert Industrie 5.0 den Blick um Menschzentrierung, Nachhaltigkeit und Resilienz. Das Industrial Metaverse gibt somit Impulse für neue Formen der industriellen Wertschöpfung, Interaktion und Partizipation[3].
In der Praxis besteht das Industrial Metaverse aus mehreren Bausteinen:
- Digitale Zwillinge von Maschinen, Anlagen, Gebäuden, Prozessen oder Produkten
- Echtzeitdaten aus Sensoren, Maschinensteuerungen, ERP-, MES- oder PLM-Systemen
- Simulationen, um Materialflüsse, Layouts oder Prozessänderungen virtuell zu testen
- XR-Technologien, also Virtual, Augmented und Mixed Reality für Schulung, Wartung und Zusammenarbeit
- Künstliche Intelligenz, um Daten auszuwerten, Prognosen zu erstellen und Entscheidungen zu unterstützen
- Offene Schnittstellen und Standards, damit Systeme miteinander kommunizieren können
Technologische Grundlagen stellen unter anderem Simulationssysteme, Visualisierungs- und Kollaborationstools, Integration mit PLM-, MES- und ERP-Systemen, industrielle Sensorik, Edge-Geräte, XR-Headsets, 5G, Wi-Fi 6, Industrial Ethernet sowie offene Formate und Schnittstellen wie USD, OPC UA, IFC und AutomationML dar[2]. Die Aufzählung dieser Technologien stellt jedoch keinen zu erfüllenden Anforderungskatalog für die Nutzung dar, sondern zeigt lediglich die Spannweite an Technologien und Standards auf, die für einen erfolgreichen Start und die Nutzung des Industrial Metaverse zur Verfügung stehen.
Relevante Aspekte für KMU
KMU stehen vor der Aufgabe, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern und gleichzeitig mit begrenzten Ressourcen zu digitalisieren. Die Industrie ist neben internationalem Wettbewerb auch mit Nachhaltigkeitsanforderungen, digitalem Wandel sowie einer volatilen Arbeits- und Fachkräftesituation konfrontiert. Cloud-Dienste, IoT und KI werden zwar bereits eingesetzt, zugleich gelten nur rund 20 Prozent der sächsischen KMU als digitale Vorreiter. Bestehende und sich intensivierende Hemmnisse sind unter anderem Fachkräftemangel, hohe Kosten digitaler Werkzeuge und der demografische Wandel.
Das Industrial Metaverse kann hier ansetzen, weil es verschiedene Digitalisierungsschritte miteinander verbindet. Der Nutzen liegt vor allem in Echtzeitintelligenz, immersiver Interaktion, globaler Zusammenarbeit und integrierten Ökosystemen. Digitale Zwillinge und Live-Daten können demnach vorausschauende Optimierung ermöglichen, Stillstände reduzieren und Produktivität steigern. XR-Anwendungen können entfernte Expertinnen und Experten einbinden und Reiseaufwände senken[2].
Für KMU ergeben sich daraus drei zentrale Chancen:
- Bessere Entscheidungen: Daten werden sichtbar, verständlich und nutzbar.
- Schnellere Umsetzung: Änderungen lassen sich virtuell testen, bevor sie real umgesetzt werden.
- Gezieltere Qualifizierung: Mitarbeitende können sicher, praxisnah und ortsunabhängig geschult werden.
Praxisnahe Anwendungsfelder für den Mittelstand
Der Einstieg ins Industrial Metaverse sollte mit konkreten betrieblichen Problemen beginnen. Drei besonders greifbare Startpunkte sind die Erstellung eines digitalen Fabrikmodells, die Simulation von Materialflüssen und der Aufbau von Pilotprojekten für Live-Monitoring.
Digitales Fabrikmodell erstellen
Ein erster Schritt kann darin bestehen, vorhandene Fabrikstrukturen per 3D-Laserscan oder über bestehende CAD-Pläne zu erfassen und in ein BIM- oder CAD-Modell zu überführen. Dieses Modell kann anschließend mit produktionsbezogenen Informationen angereichert werden. Der Nutzen liegt in mehr Transparenz über Gebäude, technische Ausrüstung und Produktionssysteme[2].
Materialflüsse simulieren
Auf Basis eines digitalen Fabrikmodells können Transportwege, Pufferzonen oder Lagerstrategien simuliert werden. Dadurch lassen sich Engpässe und Ineffizienzen bereits in der Planung erkennen. Für KMU ist das besonders interessant, wenn Investitionen in neue Layouts, Maschinen oder Logistikprozesse anstehen[2].
Live-Monitoring erproben
Ein weiterer Einstieg ist die Anbindung einzelner Maschinen, Sensoren oder Produktionszellen an ein digitales Modell. Laufzeiten, Auslastung oder Zustände können visualisiert werden. So entstehen erste Erfahrungen mit Datenintegration, Zustandsüberwachung und vorausschauender Instandhaltung[2].
Schulung und Qualifizierung
Immersive Virtual-Reality-Umgebungen können in KMU genutzt werden, um Servicetechniker realitätsnah an komplexen Verpackungsanlagen zu schulen. Dadurch können Montageabläufe unabhängig von Ort und realer Maschine trainiert, Einarbeitungszeiten reduziert und Reiseaufwände gesenkt werden[4].
Ergonomie, Sicherheit und Arbeitsgestaltung
Eine weitere Option bilden VR-basierte digitale Zwillinge zur Verbesserung von Sicherheit und Ergonomie in komplexen Industrieumgebungen und der Mensch-Roboter-Kollaboration. Diese können durch Simulationen zielgerichtet auf Sicherheitsrisiken untersucht und somit proaktiv sicher ausgestaltet werden. Gleichzeitig wird eine Gefährdungs- und Risikobeurteilung aufgebaut, die in einer Wissensdatenbank auch für weitere Anwendungsfälle genutzt werden kann[5].
Mehr Effizienz, Qualität und Flexibilität im Geschäftsalltag
Das Industrial Metaverse kann KMU dabei helfen, typische Herausforderungen im Tagesgeschäft besser zu bewältigen: Fachkräftemangel, steigende Energiekosten, komplexere Kundenanforderungen und kurze Lieferzeiten. Besonders relevante Vorteile sind:
- Weniger Ausfallzeiten: Maschinenzustände können transparenter überwacht und Wartungen besser geplant werden.
- Schnellere Entscheidungen: Daten werden nicht nur gesammelt, sondern visuell und verständlich nutzbar gemacht.
- Bessere Zusammenarbeit: Teams, Lieferanten und Kunden können ortsunabhängig an einem gemeinsamen digitalen Modell arbeiten.
- Höhere Planungssicherheit: Änderungen lassen sich vorab simulieren, bevor Investitionen in reale Umbauten erfolgen.
- Mehr Nachhaltigkeit: Material-, Energie- und Ressourceneinsatz können anhand digitaler Modelle optimiert werden.
Das Industrial Metaverse ist somit ein Entwicklungsschritt hin zu immersiven digitalen Umgebungen, in denen physische und digitale Abläufe für bessere Entscheidungen integriert werden. Gleichzeitig werden Herausforderungen wie Datensilos, heterogene IT- und OT-Strukturen sowie unklare Rollen durch die Umsetzung erst sichtbar und sollten direkt bei der Implementierung von Anwendungen mit behoben werden.
Herausforderungen und erste Schritte
Trotz großer Potenziale sollten KMU das Industrial Metaverse nicht als kurzfristiges Großprojekt verstehen. Besser wagen sie einen realistischen, schrittweisen Einstieg.
Typische Herausforderungen sind:
- uneinheitliche Datenquellen und fehlende Schnittstellen
- ältere Maschinen ohne ausreichende Sensorik
- begrenzte personelle und finanzielle Ressourcen
- Unsicherheit bei Datenschutz, IT-Sicherheit und Datenhoheit
- fehlende Erfahrung mit 3D-Modellen, Simulation oder XR-Technologien
Ein pragmatischer Einstieg kann so aussehen:
- Daten organisieren und Transparenz schaffen: Bestandsaufnahme aller existierenden Datensilos und -quellen
- Vision definieren und Anwendungsfall auswählen: Strategie hinter der Umsetzung klären und relevante Use Cases auswählen, zum Beispiel Wartung, Schulung, Produktionsplanung oder Kundenpräsentation
- Ökosystem aufbauen und entwickeln: Datenbasen vernetzen und Interoperabilität für die gewünschte Applikation herstellen
- Pilotprojekt starten: Klein beginnen, Erfahrungen sammeln und Ergebnisse bewerten
- Mitarbeitende einbinden: Akzeptanz entsteht, wenn der praktische Nutzen im Arbeitsalltag sichtbar wird[2]
Gerade für KMU empfiehlt sich ein Fokus auf konkrete Probleme statt auf technologische Komplettlösungen. Nur der gezielte Einsatz zur Verbesserung realer Prozesse schafft einen konkreten Mehrwert.
Fazit
Das Industrial Metaverse bietet kleinen und mittelständischen Unternehmen die Chance, Industrie 4.0 greifbarer und nutzbarer zu machen. Digitale Zwillinge, Simulationen und immersive Technologien können helfen, Wartung, Planung, Schulung, Entwicklung und Zusammenarbeit effizienter zu gestalten. Wichtig ist ein schrittweiser Einstieg mit klar definiertem Nutzen. Wer mit einem konkreten Anwendungsfall beginnt, vorhandene Daten nutzt und Mitarbeitende früh einbindet, kann das Industrial Metaverse als Werkzeug für mehr Transparenz, Flexibilität und Wettbewerbsfähigkeit einsetzen.
Quellen
- Fraunhofer IPK: Industrial Metaverse. https://www.ipk.fraunhofer.de/en/expertise-and-technologies/digital-engineering/industrial-metaverse.html
- Fraunhofer IWU / Ingenics: Beyond the Hype: How to Get Started with the Industrial Metaverse – a Practical Guide. https://www.ingenics.us/fileadmin/assets/downloads/en/whitepaper-industrial-metaverse-practical-guide-en.pdf
- Plattform Industrie 4.0: Perspectives on the Industrial Metaverse. https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/EN/Downloads/Publikation/Industrial_Metaverse.pdf?__blob=publicationFile&v=1
- Markt und Mittelstand: So nutzen Mittelständler heute schon das Metaverse. https://www.marktundmittelstand.de/technologie/so-nutzen-mittelstaendler-heute-schon-das-metaverse
- imk Industrial Intelligence: MetaSafe – Sicherheitsbezogene Planung, Bewertung und Überwachung von agilen Mensch-Roboter-Arbeitsplätzen im Industrial Metaverse. https://imk-industrial-intelligence.com/forschung/metasafe
