Schweizer Taschenmesser für Simulation : Das kann das Industrial Metaverse

Spätestens seit der Umbenennung von Facebook zu Meta Platforms im Jahr 2021 ist das Thema Metaverse einem breiten Publikum bekannt. Große Technologiekonzerne wie Alphabet, Apple oder Microsoft investieren Milliardenbeträge in den Aufbau entsprechender Plattformen und Ökosysteme. Dennoch ist die Technologie im Massenmarkt bisher nur begrenzt angekommen. Anders stellt sich die Lage im industriellen Kontext dar: Das sogenannte Industrial Metaverse, also die Nutzung immersiver, vernetzter digitaler Technologien in industriellen Anwendungen, gewinnt zunehmend an Relevanz.

Laut aktuellen Studien von Fortune Business Insights und Markets and Markets lag der globale Marktwert des Industrial Metaverse Ende 2024 zwischen 23 und 29 Milliarden US-Dollar. Für die kommenden Jahre wird ein dynamisches Wachstum erwartet. Analysten prognostizieren eine Verdreifachung des Marktvolumens bis 2029 sowie eine Steigerung auf über 180 Milliarden US-Dollar bis Anfang der 2030er-Jahre.

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Ein wesentlicher Treiber dieser Entwicklung ist der praktische Nutzen. Im Gegensatz zum breiten Metaverse-Ansatz, der stark auf Unterhaltung, soziale Interaktion und E-Commerce fokussiert ist, steht im Industrial Metaverse die Optimierung realwirtschaftlicher Prozesse im Mittelpunkt. Anwendungen in den Bereichen Maschinenbau, Automobilindustrie, Energieversorgung, Gesundheitswesen, Bauwesen und Logistik profitieren insbesondere durch digitale Zwillinge, virtuelle Prototypen und simulationsgestützte Planung.

Durch die Möglichkeit, Produktionsprozesse virtuell abzubilden, zu analysieren und zu optimieren, ergeben sich erhebliche Potenziale zur Effizienzsteigerung, Qualitätsverbesserung und Kostensenkung. Gleichzeitig beschleunigt die Technologie Entwicklungszyklen und erleichtert die flexible Anpassung an sich verändernde Marktanforderungen.

Zahlreiche Pilotprojekte und strategische Partnerschaften belegen die zunehmende Relevanz des Industrial Metaverse in der Praxis. So arbeitet Mobilfunkausrüster Nokia gemeinsam mit Business Finland an energieeffizienten und sicheren Metaverse-Anwendungen für industrielle Einsatzszenarien – unter Einsatz von 5G- und XR-Technologien. Siemens kooperiert mit Red Bull Racing im Bereich digitaler Zwillinge zur Optimierung von Formel-1-Fahrzeugen. Der Lebensmittelkonzern Danone erstellt gemeinsam mit AVEVA digitale Abbilder seiner Produktionsstätten auf Basis von 3D-Scans, um virtuelle Anlagenbegehungen zu ermöglichen. Kein Wunder also, dass auch viele Experten vom langfristigen Erfolg der Technologie überzeugt sind: „Das Metaverse ist mehr als nur ein Hype. Sicher ist: Es wird kommen – in welcher Form und welchem Umfang auch immer“, ist sich Dietmar Laß, Forschungskoordinator beim Fraunhofer-Verbund IUK-Technologie sicher.

Digitale Zwillinge als Schlüsselfunktion

Das Industrial Metaverse lässt sich als Weiterentwicklung der Industrie-4.0-Initiative verstehen. Es baut im Kern auf dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) auf. Intelligente Sensoren erfassen kontinuierlich physikalische Daten wie Geschwindigkeiten, Drehmomente, Durchflussraten oder Vibrationen und übermitteln diese an zentrale Systeme. Die anfallende Datenmenge ist enorm – in hochautomatisierten Fertigungsumgebungen können monatlich bis zu 2.000 Terabyte entstehen. Zur Analyse dieser Daten werden Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) und des Maschinellen Lernens (ML) eingesetzt. Ziel ist die Identifikation von Mustern und die Ableitung betrieblicher Optimierungspotenziale. Für die Echtzeitfähigkeit solcher Systeme sind leistungsfähige Netzwerktechnologien mit niedriger Latenz erforderlich – beispielsweise 5G.

Die erfassten Daten fließen in sogenannte digitale Zwillinge ein – virtuelle Repräsentationen physischer Objekte, Produkte, Prozesse oder ganzer Systeme. Sie bilden eine zentrale Schnittstelle zwischen der realen und der virtuellen Welt und begleiten den gesamten Produktlebenszyklus – von der Entwicklung über die Fertigung bis hin zur Wiederverwertung. Zentrale Merkmale digitaler Zwillinge sind Echtzeitfähigkeit, Simulationskompetenz, Datenbasiertheit und Lebenszyklusorientierung. 

Industrial Metaverse steigert Resilienz

Ein Unternehmen, das als Vorreiter im Bereich des Industrial Metaverse gilt, ist Siemens. Bernd Steinbrenner, Industry Lead für Österreich und die Schweiz bei Siemens Digital Industries Software, verweist im Gespräch mit dem Industriemagazin auf das Werk in Erlangen als praktisches Beispiel für den erfolgreichen Einsatz des Metaversums. „Wir haben unsere Fabrik vollständig digitalisiert – mit einem durchgängigen digitalen Zwilling.“ Die Produktionsabläufe wurden mit 360-Grad-Kameras erfasst, analysiert und darauf basierend optimiert. Ziel des Projekts war die Schaffung einer übertragbaren Blaupause für die digitalisierte Fabrik – inklusive Simulation, automatisierten Förderwegen und ERP-Systemintegration.

Die Methode erlaubt es laut Steinbrenner, Produktionsstandorte weltweit flexibel zu replizieren und auf globale Veränderungen dynamisch zu reagieren. Vor diesem Hintergrund versteht Siemens das Industrial Metaverse auch als strategisches Instrument zur Steigerung der Widerstandsfähigkeit von Unternehmen. „Das ist für mich ein Thema der Resilienz – gerade in Zeiten globaler Unsicherheiten.“

Das Industrial Metaverse ermöglicht die nahtlose Verbindung physischer und digitaler Dimensionen industrieller Prozesse. Wie es letztlich aussehen wird, ist aber noch nicht gewiss. Bernd Steinbrecher: „Das Industrial Metaverse ist kein Produkt, sondern eine Journey.“

Hohes Potenzial 

Das Industrial Metaverse eröffnet weitreichende Vorteile für Unternehmen – insbesondere im Bereich Entwicklung, Wartung und Nachhaltigkeit. Gleichzeitig verändert es grundlegend, wie Industrieunternehmen künftig arbeiten, entwickeln und kollaborieren.

„Das Metaverse ist das Schweizer Taschenmesser für Design und Simulation“, konstatiert Jan Burian, Analyst beim Marktforschungsunternehmen IDC. In zunehmendem Maße verlagern sich Entwicklungsprozesse vollständig in die digitale Welt. Produkte werden nicht mehr in physischen Umgebungen getestet, sondern durchlaufen einen vollständig virtuellen Digital-Engineering-Prozess. Die Integration von Predictive Analytics, Echtzeit-Nutzerfeedbacks und Künstlicher Intelligenz ermöglicht eine vorausschauende Wartung sowie eine Optimierung der Anlagenverfügbarkeit. Dies führt zu verlängerten Lebenszyklen von Maschinen und einer signifikanten Senkung der Betriebskosten.

Darüber hinaus kann das Industrial Metaverse einen substanziellen Beitrag zu ökologischen und sozialen Nachhaltigkeitszielen leisten. Material- und Energieeinsparungen, eine Reduktion dienstlicher Reisen sowie die Förderung inklusiver Zusammenarbeit – unabhängig von geografischer Lage, physischer Mobilität oder sprachlichen Hürden – sind wesentliche Effekte. Die Technologie leistet somit nicht nur einen wirtschaftlichen, sondern auch einen gesellschaftlichen Mehrwert.

Fragmentiertes Universum

Trotz dieser Potenziale steht die Implementierung des Industrial Metaverse noch vor bedeutenden Herausforderungen. Viele technologische Komponenten befinden sich noch in der Entwicklung oder sind bislang nur isoliert einsetzbar. Auch die Investitionskosten für notwendige Infrastrukturen wie Edge Computing oder hochwertige Extended-Reality-Endgeräte (XR-Brillen) sind hoch – ein nicht unerheblicher Faktor für kleine und mittelständische Unternehmen.

Ein zentrales Hemmnis ist die mangelnde Interoperabilität. Digitale Zwillinge und Systeme unterschiedlicher Anbieter lassen sich häufig nicht ohne Weiteres integrieren. Die Folge: Das Metaverse besteht bislang aus technologischen „Inseln“, die nicht miteinander kommunizieren. Zur Überwindung dieser Fragmentierung engagieren sich zahlreiche Organisationen, etwa das Metaverse Standards Forum, die Alliance for OpenUSD oder branchenübergreifende Initiativen wie Catena-X oder Manufacturing-X. Siemens ist Teil dieser beiden Initiativen und unterstützt Unternehmen auch über die hauseigene Managementberatung Advanta bei der Entwicklung interoperabler Systemarchitekturen. „Ziel ist es, Datensilos aufzubrechen“, erklärt Bernd Steinbrenner. Gleichzeitig plädiert er für eine stärkere Kooperation auf allen Ebenen: „Die digitalen Herausforderungen, die wir heute haben, können nicht im Alleingang gelöst werden.“

Rahmenbedingungen müssen stimmen

Auch auf regulatorischer Ebene bestehen offene Fragen. Der Schutz sensibler Unternehmens- und Personendaten erfordert belastbare Sicherheitsmechanismen. Die internationale Uneinigkeit über Standards und Vorschriften – selbst innerhalb der EU – erschwert derzeit die Harmonisierung. Steinbrenner zeigt sich pragmatisch: „Natürlich wäre mehr regulatorische Einheitlichkeit wünschenswert, aber wir arbeiten bestmöglich innerhalb der bestehenden Rahmenbedingungen.“

Das Metaverse stellt auch hohe Anforderungen an die interne Organisation. Der Übergang in virtuelle Prozesse verlangt nach bereichsübergreifender Zusammenarbeit – zwischen Maschinenbau, Softwareentwicklung, Vertrieb und weiteren Unternehmensbereichen. Unterschiedliche Unternehmenskulturen, Standorte und sogar interne Wettbewerbsstrukturen können dabei hinderlich wirken. Der Aufbau gezielter Schulungsprogramme, die Förderung einer offenen Innovationskultur und die technologische Befähigung der Mitarbeitenden sind essenziell. Die Einführung des Industrial Metaverse ist daher nicht nur eine technologische, sondern vor allem auch eine strategische Managementaufgabe – mit hoher Relevanz auf C-Level-Ebene.