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06.04.2021 | Frank Weiss

Digitale Zwillinge und hochwertige Daten

BIM & Digitaler Zwilling

Bei der Digitalisierung des Bauwesens steht zunehmend die Nutzung der Daten im Mittelpunkt – auch nach dem Bauprojekt.

Extern bereichern neue Technologien den Markt, die der Fortschritt der letzten Jahre ermöglicht hat. Darüber hinaus gibt es Erweiterungen bereits bestehender Lösungen. Erst durch ein besseres Verständnis für den Einsatz der Technologie entwickelte sie sich zu einer effektiven Lösung von Herausforderungen in der Branche. Der Wettbewerbsdruck ist ebenfalls ein externer Faktor, der nicht unterschätzt werden sollte. Unternehmen versuchen, sich einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil zu verschaffen, Kosten zu reduzieren und gleichzeitig die Erwartungen ihrer Kunden bestmöglich zu erfüllen.

Intern schließt sich eine neue Generation von jungen Mitarbeitern der Branche an, die ihr digitales Fachwissen mitbringt und moderne Tools an ihrem Arbeitsplatz voraussetzt. Infolgedessen ist es nur wahrscheinlich, dass die Digital Natives vermehrt digitale Tools bei der Umsetzung ihrer Bauprojekte einsetzen. Sie sind in einer digitalen Welt aufgewachsen und erwarten, dass sie auch beruflich Zugang zu digitalen Tools haben.

Außerdem gibt es in der gesamten Branche eine Bewegung hin zur digitalen Transformation. Unternehmen suchen nach Möglichkeiten, Projektprozesse effizienter zu gestalten, mehr Transparenz für Projektbeteiligte zu schaffen und eine bessere Zusammenarbeit mit der gesamten angebundenen Lieferkette zu ermöglichen.

Wie sieht also eine solche Modernisierung aus und was ist damit verbunden? Zunächst einmal geht es darum, die Art und Weise zu überdenken, wie wir bestehende Methoden wie Building Information Modeling betrachten. Außerdem gilt es, eine bessere Datenintelligenz durch gemeinsame Datenumgebungen (CDE) zu erlangen und – ganz wichtig – neue wichtige Technologien wie digitale Zwillinge anzuwenden.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Auf einer grundlegenden Ebene ist ein digitaler Zwilling einfach eine digitale Repräsentation eines physischen Gegenstands wie eines Assets, eines Prozesses oder eines Systems. In der Bauindustrie nehmen digitale Zwillinge zukünftig eine noch wichtigere Rolle ein, wenn es darum geht, wie Eigentümer ihre Gebäude verwalten und wie Menschen mit solchen Strukturen interagieren – in vielen Fällen sogar darin leben und arbeiten.

Das Verständnis von digitalen Zwillingen hat sich weiterentwickelt. Heute ist die wechselseitige Verbindung zwischen dem digitalen und dem physischen Asset entscheidend. Die Kosten für Sensortechnologien sind gesunken und IoT-Lösungen lassen sich ohne großen Aufwand einsetzen. Solche Technologien ermöglichen, dass normale Objekte in einem Gebäude nun zu intelligenten Bauobjekten (SCO) werden, die Daten mit dem digitalen Zwilling teilen.

Der Datenaustausch zwischen dem physischen Objekt und dem digitalen Zwilling erfolgt je nach Anwendungszweck des digitalen Zwillings mit Right-in-Time-Verbindungen. Ein Beispiel: die Verwaltung von Brandschutzsystemen. Hier werden häufig Echtzeitdaten benötigt, um diesen wichtigen, sicherheits-relevanten Prozess aktuell zu halten und den Betrieb zu erleichtern. Genau dafür wird der digitale Zwilling benötigt. Wenn der Zweck darin besteht, eine bessere Planung oder Ausfallsicherheit zu ermöglichen, sind Echtzeitdaten nicht immer dringend erforderlich. Dann erfolgt die Aktualisierung der Daten einmal pro Woche oder Monat.

Die physikalisch-digitale Verbindung ermöglicht erweiterte und bessere Einblicke in den Status, die Leistung und andere Attribute einer Anlage oder bestimmter Komponenten. Zudem steigert sie die Fähigkeit, zum richtigen Zeitpunkt einzugreifen, wenn es nötig ist. Solche Eingriffe – egal, ob empfohlene Aktionen oder Änderungen – werden zurückgemeldet, um die Konstruktion und den Betrieb der physischen Anlage kontinuierlich zu verbessern.

Um diesen Prozess zu ermöglichen, braucht es sowohl mehr Datenqualität als auch einen besseren Kontext für Daten. Systeme und Plattformen müssen sicherstellen, dass nur gültige Daten verwendet werden. Das bekannte Problem von „Garbage in, garbage out“ darf nicht toleriert werden. Tools zur Datentransformation ermöglichen bessere Erkenntnisse und Entscheidungen, indem sie KI, maschinelles Lernen (ML) oder grundlegende Datenanalysen nutzen, um Eingriffe zu ermöglichen.
Die Cloud ist der Schlüssel für den Erfolg dieses Ansatzes. Cloud-Technologie stellt die erforderlichen Verbindungen zwischen vorhandenen Daten und allen Beteiligten in einem Projekt her. Sie kanalisiert zudem die Daten zwischen CDE, BIM und dem Smart Device, das zum Empfang der Informationen verwendet wird.

Mit dem zunehmenden Einsatz solcher Prozesse und Systeme werden wir zukünftig auch mehr digitale Darstellungen von physischen Anlagen sehen. Sie tragen dazu bei, die Entwicklung und Nutzung der Anlagen kontinuierlich zu verbessern. Aus unserer Sicht ist dies ein positiver Schritt für die Branche.

Eine solche Veränderung hilft uns dabei, die Entwicklung eines Ökosystems digitaler Zwillinge voranzutreiben, in dem schlussendlich deren Vorteile exponentiell zunehmen. Denn so arbeiten die verschiedenen Systeme innerhalb einer Stätte eng zusammen und lernen, unsere gebaute sowie natürliche Umwelt zu verbessern.

Weg von beliebigen Daten, hin zu Qualitätsdaten

Angesichts des rasanten Fortschreitens der Digitalisierung in der Branche gibt es bereits Unmengen vorhandener Daten. Umso wichtiger ist es, nicht einfach alle beliebigen Daten, sondern die richtigen Daten für individuelle Situationen zu sammeln. Nur so sind diese auch genau dann verfügbar, wenn sie gebraucht werden.

Digitale Zwillinge sind auf eine hohe Datenqualität angewiesen. Mit einer verbesserten Datenqualität haben die Empfehlungen und Veränderungen, die der digitale Zwilling liefert, ein sicheres Fundament, und er liefert einen entscheidenden Beitrag, um Bau sowie Betrieb einer baulichen Anlage zu verbessern.

Dieser Ansatz verändert die Art und Weise, wie Daten in Bauvorhaben genutzt werden. Wir sehen, dass moderne Plattformen im Ingenieur- und Bausektor nicht mehr nur als Datenhost dienen. Sie konzentrieren sich nun primär auf die Bedeutung der von ihnen bereitgestellten Daten. Diese Fokussierung wird zunehmend wichtiger, da sich die Nutzung digitaler Zwillinge hin zu einem vernetzten Ökosystem entwickelt.

Die Bürger treiben diesen Wandel voran, indem sie ihren Wohnort frei wählen. Laut den Vereinten Nationen wird es im Jahr 2050 etwa 9,7 Milliarden Menschen auf der Erde geben, 68 Prozent davon leben zu diesem Zeitpunkt in Städten. Im Vergleich dazu leben heute nur etwa 55 Prozent der Menschen in urbanen Gebieten – wir müssen unsere Städte also rechtzeitig anpassen.

Der demografische Wandel und die sich verändernden Lebensstile führen dazu, dass wir unsere gebaute und natürliche Umwelt intelligenter, nachhaltiger und vernetzter gestalten müssen. Der wichtige Unterschied ist, dass wir alle Veränderungen in einer cyber-physischen Welt zuerst aus der Perspektive des Bürgers oder Nutzers betrachten können und müssen. Daten sind Treiber und Herzstück zugleich, doch nur mit einer entsprechend hohen Qualität lassen sie sich auch erfolgreich und gewinnbringend nutzen.

© Oracle Construction and Engineering
Autor

Frank Weiß ist Senior Direktor für Strategie, neue Produkte, BIM und Innovation in der Geschäftseinheit Oracle Construction und Engineering. Er war im Jahr 2000 Mitgründer der Firma conject, die 2016 von Aconex und schließlich von Oracle übernommen wurde. Er vertritt Oracle als Strategic Advisory Council Member bei buildingSMART International. Daraus sind bereits mehrere Standardisierungsinitiativen (z. B. DIN Spec 91391) hervorgegangen. (Bild: Oracle Construction and Engineering) oracle.com

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