Montag, 28. November 2022
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Digitale Zwillinge als Enabler für Planung, Asset Management und Infrastrukturbetrieb – Fallstudie Airport Sydney

Titelbild: Mit freundlicher Genehmigung von Sydney Airport
Autor: Dr. Richard Vestner, Senior Director Industry Solutions Product Advancement

Das Interview wurde im Nachgang der FIDIC Global Infrastructure Conference, die am 12. und am 13. September in Genf in der Schweiz stattgefunden hat, umgesetzt. Mehr zur Konferenz finden Sie hier. Mehr zu Richard Vestner, Bentley Systems auf der FIDIC 2022: Speaker Profile und zu der Panel-Session, im Rahmen derer er gesprochen hat.

1. Wie hilft Technologie besonders bei Digitalen Zwillingen dabei, die Widerstandsfähigkeit von Städten zu verbessern, die durch die Pandemie und durch vermehrt auftretende Umweltkatastrophen, was dem Klimawandel geschuldet ist, stark in Mitleidenschaft gezogen wurde?

Ein Digitaler Zwilling kombiniert und analysiert relevante Datenquellen und -formate und führt sie in einer 3D-Ansicht zusammen. Dort werden Szenario-Simulationen erzeugt, um die Auswirkungen von Infrastruktur auf soziale Distanzierung, von städtischen Hitzeinseln oder von starken Regenfällen zu überprüfen und optimieren, um nur einige mögliche Themen im Zusammenhang mit städtischer Resilienz zu nennen. Darüber hinaus kann der Digitale Zwilling Daten von Echtzeitsensoren zur Erfassung und Berechnung von Status und Trends als Unterstützung bei operativen Entscheidungen verknüpfen.

Zu den Informations-Technologien, die sich zum Aufbau und Betrieb einer belastbaren und resilienten urbanen Infrastruktur anbieten, zählen unter anderem

  • Sensorik, Datenerfassung und -verarbeitung, um eine datenbasierte, wissenschaftliche Grundlage und Auswertung zu ermöglichen,
  • Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen, um Daten zu säubern und aus Daten zu lernen,
  • Modelle, die Simulationen ermöglichen, um in die Zukunft zu blicken und Szenarien zu vergleichen,
  • Systeme zur Steuerung und Automatisierung der Infrastruktur, um diese mithilfe von IoT und erweiterter Konnektivität anzupassen und rechtzeitig auf bestimmte Situationen zu reagieren.

Die Investition von Städten und Unternehmen in Digitale Zwillinge, die alle genannten Technologien kombinieren und damit eine ständig aktualisierte, dynamische digitale Repräsentation der gebauten Umwelt im Kontext erstellen, hat bereits begonnen.

Wichtig ist, dass die eingesetzten Technologien einen offenen Ansatz verfolgen. Wir sehen eine Zunahme von Anwendungen und Systemen für die Planung und Gestaltung, für das Asset Management oder den Infrastrukturbetrieb. Daher liegt unser Fokus darauf, all diese Informationen und diese Datenquellen zu einer ganzheitlichen Sicht auf die Stadt oder den Campus zu konsolidieren und im urbanen Digitalen Zwilling zusammenzuführen und sie so vielen Interessengruppen wie möglich zugänglich zu machen.

2. Die Entwicklung und Umsetzung eines Digitalen Zwillings nimmt in der Regel eine längere Zeitspanne in Anspruch und kann durchaus kompliziert sein. Wie unterstützt Bentley Anwender auf diesem Weg?

Ein Digitaler Zwilling sollte im Zuge der digitalen Transformation als Mittel zu einer agilen, lernenden Organisation genutzt werden. In der Tat ist diese Technologie eher auf Langfristigkeit angelegt und kann über Projekte und Programme ständig aktualisiert und erweitert werden, thematisch als auch räumlich. Eine offene digitale Architektur sollte über Integrationsfähigkeiten verfügen, um auch bestehende Systeme verschiedener Anbieter zu verbinden.

Technologisch gibt es keinen Grund, mit den ersten Schritten zum Aufbau eines Digitalen Zwillings zu warten. Wir arbeiten mit Kunden in einem abgestuften Ansatz auf der Grundlage vereinbarter, zielgerichteter Anwendungsfälle:

  • vorhandene Daten aus verschiedenen Quellen verbinden und visualisieren,
  • zunächst schnellen Nutzen aus einfacheren Anwendungsfällen ziehen,
  • dann Anwendung skalieren und mehrdimensional ausdehnen,
  • Komplexität und Granularität erhöhen, indem mehr Datenquellen verbunden und häufiger aktualisiert wird,
  • bei jedem Schritt auf einen Mehrwert für das Unternehmen achten.

3. Welches Beispiel zeigt besonders gut, welche Vorteile die Einführung eines Digitalen Zwillings für Unternehmen bringt?

Flughäfen haben die Komplexität kleiner Städte und wir haben den Flughafen in Sydney/Australien dabei unterstützt, einen Digitalen Zwilling aufzubauen und zu skalieren. Ausgehend von einer kleinen Anwendergruppe in der GIS Abteilung des Flughafens entwickelte sich die Lösung zu einem täglichen Instrument der Informationsbeschaffung und Entscheidungsunterstützung für viele hundert Mitarbeiter, vom Top-Management bis zum Wartungsteam im Feld.

Die Digitalisierung mit Hilfe einer „Airport Digital Twin“-Lösung hat den Mitarbeitenden die Möglichkeit gegeben, Daten auszutauschen und abzugleichen, ein umfassendes Bild des Campus zu erstellen, zig-Tausende von Dokumenten und Zeichnungen mit Plänen und ERP-Software zu vernetzen und auf Realitätsmodelle von Baustellen, Bauwerken und Bauteilen samt Dokumentation zuzugreifen.

Einer der großen Vorteile ist die verbesserte Zusammenarbeit und Transparenz zwischen den Abteilungen. Seit Beginn der Einführung waren die Rückmeldungen positiv und es wuchs das Interesse und die Begeisterung der Flughafen-MitarbeiterInnen an der Integration mit anderen Flughafen-IT-Systemen zur Anreicherung der bereits genutzten Daten. Unter anderem konnte damit die Zeit zum Suchen und Teilen von Informationen erheblich verkürzt und die Sicherheit für das Betriebspersonal erhöht werden. Unser Kunde wird den Nutzen aus der Anwendung während unserer Jahreskonferenz Going Digital Awards 2022 präsentieren.

4. Die Dekarbonisierung ist ein wichtiges Thema in Städten. Welche Vorteile bringt die Implementierung und Verwendung eines Digitalen Zwillings in dieser Hinsicht, insbesondere um Gebäude und Infrastruktur energieeffizienter zu gestalten?

Da Gebäude und Infrastruktur energieeffizienter werden, haben sich die CO2-Emissionen im Betrieb neuer Gebäude erheblich verringert. Dagegen ist der eingebettete Kohlenstoff auf Dauer festgeschrieben, sobald ein Gebäude gebaut ist. Dieser Kohlenstoff kann 40 bis 70 Prozent des gesamten Kohlenstoffs in einem neuen Gebäude ausmachen.

Der Digitale Zwilling konsolidiert alle Komponenten von Gebäuden und Infrastruktur und kann anhand von Massenbilanzen für einen bestimmten Materialmix und verschiedene Designalternativen einen Überblick über den CO2-Fußabdruck geben und zur Optimierung genutzt werden. Der Digitale Zwilling bietet damit die Grundlagen, um die Umweltauswirkungen eines Projekts in einem frühen Stadium der Entwicklung zu verstehen und zu bewerten, als auch im Laufe des Lebenszyklus‘ ständig fortzuschreiben. Während der Betriebsphase kann der Zwilling beispielsweise in Bezug auf die Belegung, die Beleuchtung, Heizung oder Kühlung zu energieeffizienteren Entscheidungen beitragen.

5. Künstliche Intelligenz (KI) hilft den Entscheidungsträgern dabei, den Überblick zu behalten, wenn es um viele und umfassende Informationen und auch den entsprechenden Informationsfluss geht. Wie wird hier umgesetzt? 

Wir sehen, dass viele unserer Kunden häufig Daten in der Größenordnung von Terra- oder sogar Petabytes anhäufen. Einzelne Applikationen können bereits so umfangreich Daten erfordern oder erzeugen, dass manuelle Säuberung, Strukturierung und Auswertung sehr zeitaufwändig sind und Spezialkenntnisse erfordern. Hier kann KI insgesamt helfen, Arbeitsabläufe und Verfahren zu beschleunigen, zu verbessern oder zu automatisieren.

Wir nutzen KI beispielsweise zur Erkennung und Klassifizierung von Mängeln und Schäden an Türmen, Brücken und Straßen, die zuvor per Kamera und LIDAR erfasst worden sind. Oder zur Erkennung von Dachflächen und Bäumen aus Luftbildern und zum Abgleich von Prozess-Fließschemata (P&ID) mit 3D-Modellen von Anlagen, um somit die Übereinstimmung bei der Modellierung sicherzustellen.

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Bentley Systems (Nasdaq: BSY) ist das Unternehmen für Infrastruktur-Engineering-Software. Wir entwickeln innovative Software, um die Infrastruktur der Welt zu verbessern und damit sowohl die globale Wirtschaft als auch die Umwelt zu unterstützen. Unsere branchenführenden Softwarelösungen werden von Fachleuten und Organisationen jeder Größe für Planung, Bau und Betrieb von Straßen und Brücken, Eisenbahn und Verkehr, Wasserversorgung und Abwasserentsorgung, öffentlichen Versorgungseinrichtungen, Gebäuden und Hochschulen sowie Industrieanlagen eingesetzt.

Zu unserem Angebot gehören MicroStation-basierte Anwendungen für Modellierung und Simulation, ProjectWise für die Projektabwicklung, AssetWise für die Anlagen- und Netzwerkleistung sowie die iTwin Plattform für digitale Zwillinge in der Infrastrukturplanung und Entwicklung. Bentley Systems beschäftigt mehr als 4.000 Mitarbeiter und erwirtschaftet in 172 Ländern einen Jahresumsatz von über 800 Millionen US-Dollar.

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