Digitale Zwillinge sind virtuelle Repräsentationen von physischen oder cyber-physischen Objekten, Systemen oder Prozessen. In jüngster Zeit hat die Aufmerksamkeit für Digitale Zwillinge und ihre Nutzung in verschiedenen Branchen deutlich zugenommen. Der Einsatz von Digitalen Zwillingen bietet eine Vielzahl von Vorteilen, u. a. die Möglichkeit der Überwachung in Echtzeit, der Simulation und Analyse von Daten, der Nutzung prädiktiver Analysen, der Fernsteuerung und Automatisierung sowie der Erleichterung des Lebenszyklusmanagements. Die Entwicklung von Digitale Zwillingen basiert auf der Integration von Modellen und Daten, die aus einer Vielzahl von Quellen stammen, darunter Sensoren, Internet-of-Things (IoT)-Geräte und andere Datenströme.

Die modellgetriebene Entwicklung gilt als wirksame Technik zur Bewältigung der Herausforderungen, die mit der Entwicklung von IoT-Anwendungen verbunden sind. Die automatische Generierung von Code, der aus Modelltransformationen resultiert, steigert die Produktivität und gewährleistet Konsistenz durch Automatisierung.

Bestehende modellbasierte Ansätze zur Entwicklung von IoT-Anwendungen konzentrieren sich auf die Software- und Systemperspektive. Wir haben die Notwendigkeit erkannt, organisatorische Aspekte in die Entwicklung von IoT-Anwendungen zu integrieren. Es gibt keinen Ansatz, der auf die spezifischen Bedürfnisse von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zugeschnitten ist. Die Voraussetzungen von KMU für die Entwicklung IoT-basierter Digitaler Zwillinge unterscheiden sich von denen größerer Unternehmen. Es gibt erhebliche Unterschiede hinsichtlich der verfügbaren Ressourcen, der IT-Struktur, des vorhandenen Wissens und allgemeiner Aspekte wie der Strategie oder der Kultur des KMU.

Das Ziel dieser Doktorarbeit ist die Entwicklung einer Methode, die sich auf die Integration organisatorischer Aspekte im Entwicklungsprozess sowie die spezifischen Bedürfnisse von KMU bei der Entwicklung IoT-basierter Digitaler Zwillinge fokussiert. Die Methodenkomponenten umfassen Richtlinien, Schritte und die erforderlichen Methoden zur Anwendung. Wir haben ein Werkzeug entwickelt, das den gesamten Entwicklungsprozess unterstützt, ohne dass spezielle IT-Kenntnisse auf der Anwendungsebene erforderlich sind. Dies soll helfen, (i) das notwendige Domänenwissen einzubeziehen, (ii) die Konstruktion von Modellen Digitaler Zwillinge zu unterstützen und (iii) den eigentlichen Digitalen Zwilling mit seinen Funktionalitäten zu erstellen.