Neue Technologien verändern die Wirtschaft und ihre Produkte und treiben die Digitalisierung in allen Branchen voran. Die fortschreitende Etablierung von optimal agierenden Assistenzsystemen, (teil- oder voll-) automatisierten Systemen und autonom agierenden Systemen (OA³ - Systeme) definieren einen Megatrend der Digitalisierung.

Ausgangspunkt für OA³ -Systeme sind stets computergestützte Simulation, die der realitätsnahen Nachbildung von Geschehen der Wirklichkeit mittels mathematischer Modelle dienen. Das Ziel der Simulation ist zunächst die Anpassung des problembeschreibenden Modells, dem sogenannten “Digitalen Zwilling“, an die Realität, mit dem dann in einem weiteren Schritt die Optimierung des betrachteten Systems erreicht wird. Heute werden moderne Systeme mittels Simulationen automatisiert, dies stets mit dem Ziel der Optimierung.

Alle Anwendungen haben gemeinsam, dass sie sich durch einen digitalen Zwilling in Form eines mathematischen Modells beschreiben, simulieren aber auch bereits auf dieser (anwendungsunabhängiger) Ebene optimieren, assistieren, automatisieren und autonomisieren (OA3) lassen.Tatsächlich werden seit ca. 50 Jahren computergestützte Simulationsmodelle in allen Anwendungsbereichen erstellt und „von Hand“ aufwendig und unzureichend angepasst. Das Simulationsmodell, gerne auch digitaler Zwilling genannt, muss anhand seiner modellbeschreibenden Parameter so eingestellt werden, dass es möglichst gut mit der Realität übereinstimmt. Die heutigen Komplexitäten und die Vielfalt an Modellen erfordern dringend ein Umdenken in der derzeitigen Vorgehensweise.

Ziel des TOPA³S-Projekts ist die Gründung des Transferzentrums TOPA³S (gesprochen Topas) als gemeinnützige oder gemeinnützig anerkannte GmbH, welche innovative und ganzheitliche Algorithmen aus der aktuellen Forschung der Mathematik und Informatik in die Industrie transferiert. Dies geschieht zum einen durch den Aufbau einer umfangreichen Softwarebibliothek und zum anderen durch das Angebot von anwendungsorientierten Dienstleistungen.

Weiteres Ziel ist die Erstellung eines Werkzeugs zur automatischen Identifikation/Bedatung von digitalen Zwillingen. Mit der hierfür zu erstellenden Software bekommt der Nutzer einen digitalen Zwilling, der bzgl. seines Verhaltens im Vergleich zur Realität nicht weiter verbessert werden kann. Nach der Badatung wird selbiger dann für hochgenaue Analysen, Simulationen und Optimierungen bis hin zur modellprädiktiven Regelung genutzt.