Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
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Industrial Metaverse

Das Industrial Metaverse verknüpft die reale und die virtuelle Welt in der industriellen Produktion.

Was ist das Industrial Metaverse?

Das Industrial Metaverse ist ein immersives, vernetztes digitales Ökosystem, das die reale Industrie mit der virtuellen Welt verbindet. Durch die Verwendung von Digitalen Zwillingen, Echtzeitdaten und Simulationen wird eine neue Dimension industrieller Wertschöpfung geschaffen, die unabhängig von physischen Einschränkungen ist.

Im Industrial Metaverse werden Produktionsanlagen als digitale Abbilder erlebbar gemacht. Diese digitalen Zwillinge erlauben die Visualisierung, Analyse, Optimierung und sichere Simulation komplexer Abläufe. Unternehmen können somit in Echtzeit mit ihrer digitalen Fabrik interagieren, datenbasierte Entscheidungen treffen und ihre Prozesse flexibler, nachhaltiger und zukunftsfähiger gestalten.

Diese Entwicklung kennzeichnet einen Wandel in der Industrie: Technologische Möglichkeiten ergeben sich zunehmend aus der digitalen Vernetzung von Mensch, Maschine und Daten und weniger aus physischen Begrenzungen. Das Industrial Metaverse unterstützt eine präzisere Planung, eine verlässliche Steuerung sowie anpassungsfähige Produktionsprozesse und integriert Innovation in den industriellen Betrieb.

Wie funktioniert das Industrial Metaverse?

Das Industrial Metaverse verändert grundlegend, wie industrielle Systeme entwickelt, betrieben und optimiert werden. Es verknüpft die physische und digitale Welt zu einer durchgängigen, datengetriebenen Umgebung, in der virtuelle Zwillinge, künstliche Intelligenz, vernetzte Sensorik und immersive Technologien nahtlos zusammenarbeiten. Ziel ist es, industrielle Abläufe transparenter, effizienter und flexibler zu gestalten – in Echtzeit und über Unternehmensgrenzen hinweg. Die folgenden Komponenten und Prinzipien veranschaulichen, wie das Industrial Metaverse funktioniert und welche Technologien es ermöglichen.

Digitale Zwillinge als zentrales Element

Das Industrial Metaverse basiert auf Digitalen Zwillingen, die physische Systeme in der digitalen Welt präzise und in Echtzeit abbilden und integrieren. Sie ermöglichen Simulation, Analyse und Optimierung industrieller Prozesse, nicht isoliert, sondern vernetzt und lernfähig. So entsteht ein neuer Standard für transparente, flexible und dynamische Industrieprozesse.

Datenkonsistenz und Echtzeitfähigkeit

Der Digitale Zwilling aggregiert und synchronisiert Echtzeitdaten von Sensoren, Maschinen und IoT-Systemen. Dies schafft eine konsistente Datenbasis für Simulationen, Vorhersagen und Entscheidungen, die als zentrale Grundlage für alle weiteren Funktionen des Industrial Metaverse dient.

Vernetzte und skalierbare Systeme

Digitale Zwillinge lassen sich zu umfassenden Produktionsökosystemen verknüpfen – vom einzelnen Gerät bis hin zu globalen Fabriknetzwerken. Das Industrial Metaverse ist skalierbar, interoperabel und für unterschiedlichste industrielle Szenarien nutzbar.

Immersive Zusammenarbeit in Datenräumen

Datenräume ermöglichen es verschiedenen Unternehmen, auf Basis von Daten zusammenzuarbeiten, ohne ihre Datensouveränität aufgeben zu müssen. Die Daten verbleiben in der eigenen Infrastruktur, während der Zugriff für andere Unternehmen durch klar definierte Richtlinien und eine etablierte Governance geregelt wird.

Künstliche Intelligenz für Analyse und Vorhersage

KI erschließt die Potenziale der gesammelten Daten: Sie analysiert, erkennt Muster, simuliert Prozesse und trifft datenbasierte Vorhersagen. In Verbindung mit Extended Reality entstehen interaktive Systeme, die Schulung, Remote-Support und intelligente Prozesssteuerung ermöglichen.

Simulation und Optimierung durch Extended Reality (XR)

Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) erweitern den industriellen Raum. Während AR reale Umgebungen mit digitalen Informationen ergänzt, schaffen VR-Simulationen ideale Bedingungen für Planung, Schulung und virtuelle Inbetriebnahmen.

Echtzeitdaten durch das Internet der Dinge (IoT)

IoT-Sensoren liefern kontinuierlich Daten über Maschinen, Prozesse und Umgebungen. Diese Echtzeitinformationen fließen direkt in das Industrial Metaverse ein und bilden die Grundlage für Digitale Zwillinge, Visualisierung und Simulation.

Ein Beispiel für das Industrial Metaverse

Stellen Sie sich vor, Sie möchten eine neue Fabrik zur Herstellung von Autoteilen für Ihr Unternehmen bauen. Sie beauftragen Ingenieurbüros mit der Planung der Anlagen, während Ihre Verfahrenstechniker die Produktionsprozesse und automatisierten Fertigungslinien festlegen. Alles ist bis ins kleinste Detail durchdacht. Doch trotz sorgfältiger Planung zeigen sich oft erst nach der Inbetriebnahme viele Herausforderungen: Kollisionen in der Anordnung, ineffiziente Abläufe, ergonomische Schwächen oder fehlende Barrierefreiheit.

Was wäre, wenn Sie all das schon vorher erkennen, erleben und optimieren könnten, bevor überhaupt gebaut wird? Genau das ermöglicht das Industrial Metaverse. Es schafft eine digitale Umgebung, in der Sie Ihre Fabrik nicht nur planen, sondern auch vollständig simulieren, testen und optimieren können – mit echten Daten, realitätsnahen Modellen und interdisziplinärem Feedback.

Darüber hinaus eröffnet das Industrial Metaverse strategische Potenziale: Nachhaltigkeitsziele lassen sich besser überwachen, Produktivitätskennzahlen optimieren und neue digitale Services entwickeln. So können beispielsweise der Energieverbrauch und die Emissionen ohne Eingriff in die reale Produktion analysiert und reduziert, alternative Materialien getestet oder Prozesse ressourcenschonend simuliert werden. Zudem entstehen neue Möglichkeiten wie virtuelle Schulungen in realistischen, risikofreien Umgebungen oder datenbasierte Geschäftsmodelle, die sich monetarisieren lassen.

Ein digitaler Zwilling eines Autos als Produkt von Digital Engineering
© Adobe Stock

Welche Vorteile bringt das Industrial Metaverse für Unternehmen?

Reduzierte Kosten

Die Einführung des Industrial Metaverse senkt die Kosten entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

 

  • Virtuelle Inbetriebnahmen ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Fehlern und helfen so, teure Nachbesserungen zu vermeiden.
  • Echtzeit-Datenanalysen helfen dabei, Produktionsprozesse zu optimieren, den Energieverbrauch zu senken und Materialverschwendung zu minimieren.
  • Predictive Maintenance ermöglicht eine bedarfsgerechte Wartung und reduziert somit Ausfallzeiten und unerwartete Reparaturkosten deutlich.
  • Zudem können Unternehmen Reisekosten sparen, indem sie Schulungen, Meetings und Wartungsarbeiten in virtuellen Umgebungen durchführen, für die keine physische Präsenz erforderlich ist.

Effizientere Ausbildung

Das Industrial Metaverse eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Aus- und Weiterbildung.

 

  • Mithilfe immersiver Schulungen in Virtual Reality können Mitarbeitende komplexe Maschinen und Prozesse realitätsnah erleben, ohne dass physische Anlagen blockiert werden oder Sicherheitsrisiken entstehen.
  • Interaktive Trainings ermöglichen praxisnahe Erfahrungen und verbessern das Verständnis technischer Abläufe. 
  • Neue Mitarbeitende können, unabhängig von ihrem Standort, schneller und effektiver eingearbeitet werden, während bestehende Fachkräfte kontinuierlich weitergebildet werden. Dies steigert nicht nur die Lernerfolge, sondern auch die langfristige Qualität und Sicherheit industrieller Arbeitsprozesse.

Fernwartung

Die Fernwartung von Maschinen und Anlagen wird durch Augmented Reality und Echtzeit-Datenintegration erheblich vereinfacht.

 

  • Servicetechniker*innen können aus der Ferne auf Digitale Zwillinge zugreifen, Maschinendaten in Echtzeit analysieren und gezielte Handlungsempfehlungen geben, ohne physisch vor Ort sein zu müssen. 
  • AR-gestützte Anleitungen ermöglichen es Werksmitarbeitenden, Wartungsarbeiten selbstständig durchzuführen, während sie gleichzeitig von Expert*innen in Echtzeit unterstützt werden. Dadurch werden nicht nur Stillstandszeiten reduziert, sondern auch Reisekosten minimiert und der gesamte Wartungsprozess beschleunigt. Dadurch wird das Industrial Metaverse zu einer wertvollen Lösung für global vernetzte Industrieunternehmen.

Sicht- und erlebbare Dienstleistungen und Produktinformationen

Im Industrial Metaverse werden Dienstleistungen und Produktinformationen nicht mehr nur statisch dargestellt, sondern interaktiv erlebbar gemacht.
 
  • In virtuellen Showrooms können Kunden und Kundinnen Maschinen und Anlagen erkunden, ihre Funktionsweise testen und verschiedene Konfigurationsmöglichkeiten ausprobieren.
  • Durch die Kombination aus fotorealistischer Darstellung und Echtzeit-Simulationen können Unternehmen selbst komplexe Produkte auf verständliche Weise präsentieren und ihren Kundinnen und Kunden die Mehrwerte direkt erlebbar machen. Das stärkt das Kundenvertrauen und erleichtert die Entscheidungsfindung im B2B-Bereich.

Individuelle Angebote durch datenbasierte Anpassung

Maßgeschneiderte Angebote, die exakt auf die Bedürfnisse der Kundinnen und Kunden abgestimmt sind.

 

  • Durch die Integration von Echtzeitdaten und KI-gestützten Analysen lassen sich Nutzungsmuster erkennen und Produkte oder Dienstleistungen gezielt personalisieren.
  • In virtuellen Konfiguratoren können Maschinen individuell angepasst, spezifische Betriebsanforderungen simuliert und die optimale Lösung für die Produktion ermittelt werden.
  • Datengetriebene Geschäftsmodelle wie »Product-as-a-Service« eröffnen völlig neue Möglichkeiten der Monetarisierung.  

Marktresilienz durch digitale Flexibilität

Das Industrial Metaverse stärkt die Widerstandsfähigkeit von Unternehmen, da es eine flexible Reaktion auf veränderte Marktbedingungen ermöglicht.

 

  • Digitale Zwillinge und simulationsgestützte Entscheidungsmodelle helfen dabei, potenzielle Störungen in der Lieferkette frühzeitig zu erkennen und alternative Szenarien zu erproben. 
  • Durch die Virtualisierung von Produktionsprozessen können Unternehmen ihre Fertigungskapazitäten schnell anpassen. 
  • Echtzeitdaten bilden die Grundlage für eine agile Unternehmensführung, bei der Prognosen anstelle reaktiver Maßnahmen getroffen werden. 

CO2-Fußabdruck senken

Die Digitalisierung und Virtualisierung industrieller Prozesse reduziert den CO₂-Fußabdruck.

 

  • Virtuelle Prototypen und Digitale Zwillinge verringern die Notwendigkeit physischer Testreihen und somit den Material- und Energieverbrauch.
  • Die Optimierung von Produktionsprozessen durch KI-gestützte Analysen reduziert den Ressourceneinsatz und steigert die Energieeffizienz. 
  • Das Industrial Metaverse ermöglicht neue Ansätze für nachhaltige Geschäftsmodelle, beispielsweise durch simulationsgestützte Kreislaufwirtschaft oder die Entwicklung CO₂-neutraler Produktionsstrategien.

Demokratisierung von Daten und interdisziplinäre Zusammenarbeit

Das Industrial Metaverse macht komplexe Abläufe erlebbar – auch für Personen ohne technischen Hintergrund.

  • In immersiven, virtuellen Umgebungen können Mitarbeitende aus den Bereichen Entwicklung, Personalwesen, Produktion und Instandhaltung frühzeitig Feedback geben, beispielsweise zu den Themen Barrierefreiheit, Ergonomie und Wartungszugänglichkeit.
  • Gleichzeitig wird der Zugang zu Daten vereinfacht: Simulationen, Echtzeitinformationen und Betriebsdaten stehen transparent und visuell verständlich zur Verfügung. So entsteht auf Basis einer konsistenten Datenquelle (»Single Source of Truth«), ein gemeinsames Verständnis über Abteilungsgrenzen hinweg.

Unsere Expertise für Ihr Industrial Metaverse

© Fraunhofer IPK / Elisabeth Brandenburg

Entwicklung von Industrial Metaverse Umgebungen

Wir unterstützen Unternehmen dabei, ihren Bedarf an Anwendungen für das Industrial Metaverse zu ermitteln.

Wir helfen Unternehmen eine Implementierungsstrategie zu entwickeln und setzen die Anwendungen anschließend mithilfe verschiedener Technologie-Stacks effektiv um.

© Fraunhofer IPK/Larissa Klassen

Augmented Reality-Assistenzsystem in der manuellen Montage

Wir setzen Augmented Reality (AR) ein, um Werker*innen bei der Arbeit mit Arbeitsanleitungen zu unterstützen. Die Assistenzsysteme zielen darauf ab, die Effizienz und Genauigkeit zu steigern, indem sie visuelle Informationen direkt einblenden.

Zusätzlich können Schulungszeiten verkürzt und Fehler deutlich reduziert werden.

© iStock

Kollaboration mittels Extended Reality

Extended Reality (XR)-Kollaborationssysteme ermöglichen es, 3D-Modelle im Maßstab 1:1 inklusive der zugehörigen Informationen entweder an einem beliebigen gemeinsamen Ort oder auch ortsübergreifend virtuell zu erleben, zu bearbeiten und neu zu erstellen. Dadurch wird die Kommunikation und das Verständnis aller Beteiligten verbessert und erleichtert.

FAQ Industrial Metaverse

Was ist der Unterschied zwischen dem Industrial Metaverse und Digitalen Zwillingen?

Ein Digitaler Zwilling ist eine virtuelle, datengetriebene Repräsentation eines physischen Objekts oder Prozesses, die in Echtzeit mit der realen Welt synchronisiert wird. Das Industrial Metaverse geht noch einen Schritt weiter: Es verbindet Digitale Zwillinge mit immersiven Technologien wie Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Künstlicher Intelligenz (KI). So entsteht eine interaktive, vernetzte Umgebung, in der Unternehmen Produktionsprozesse simulieren, Anlagen aus der Ferne steuern und globale Teams in Echtzeit zusammenarbeiten können.

Während der Digitale Zwilling die Grundlage bildet, erweitert das Industrial Metaverse dessen Möglichkeiten durch immersive Interaktion, kollaborative Simulationen und eine skalierbare digitale Industrieplattform. So entsteht eine neue Dimension der digitalen Fabrik, die Effizienz, Flexibilität und Innovation auf ein neues Niveau hebt.

Was ist der Unterschied zwischen dem Industrial Metaverse und dem Industrial Internet of Things (IIoT)?

Das Industrial Internet of Things (IIoT) umfasst Sensoren und Geräte, die Echtzeitdaten aus Maschinen und Anlagen erfassen und in digitale Systeme übertragen. Diese Daten bilden die Grundlage für das Industrial Metaverse, das darauf aufbaut, um virtuelle Abbilder („Digital Twins“) industrieller Prozesse zu erstellen.

Im Industrial Metaverse werden diese Daten in einer immersiven, vernetzten Umgebung zusammengeführt, visualisiert und analysiert. Dadurch können Unternehmen auf Basis der durch das IIoT bereitgestellten Informationen komplexe Produktionsabläufe simulieren, optimieren und in Echtzeit steuern.

Für wen ist das Industrial Metaverse relevant?

Die Relevanz des Industrial Metaverse erstreckt sich branchenübergreifend über den gesamten deutschen Industriesektor.

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© Fraunhofer IPK / Larissa Klassen

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