In der DACH-Region leben 102,4 Millionen Menschen (Stand 2023). Die Region hat in den letzten zwei Jahrzehnten ein stetiges Bevölkerungswachstum verzeichnet. Insbesondere in der Schweiz und Österreich war ein deutlicher Anstieg zu beobachten: Die Bevölkerung der Schweiz ist um über 20 % und die Österreichs um etwa 12 % gewachsen. Als Reaktion auf diese demografischen Veränderungen ergreifen die Verantwortlichen in den Ländern und Städten rasch Maßnahmen, um dieses rasante Wachstum zu bewältigen.
Die Sicherstellung des Zugangs aller Bürger:innen zu den notwendigen Dienstleistungen, einschließlich erschwinglichen Wohnraums, sowie die Verbesserung der bestehenden Verkehrsnetze und der damit verbundenen städtischen Infrastruktur stehen dabei ganz oben auf der Liste. ¹
Da Bevölkerungswachstum, Urbanisierung und Verkehr eng mit dem Klimawandel verbunden sind – der Verkehrssektor ist einer der größten Verursacher von Schadstoffemissionen auf der ganzen Welt – müssen alle Pläne für neue oder modernisierte Infrastruktur unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeit und Resilienz entworfen, gebaut und betrieben werden.
Vor dem Hintergrund von Bestrebungen für umfassende digitale Transformation von Städten und Verkehrsbetrieben haben sich digitale Zwillinge als praktische Lösung erwiesen. Sie tragen nicht nur zur Erreichung grundlegender Ziele bei, sondern bewirken auch Verbesserungen in den Prozessen, die mit der Umsetzung von Fortschritten im Verkehrsbereich verbunden sind. Diese Fortschritte umfassen einen optimierten Entwurf, eine erfolgreiche erste Bauphase, eine termingerechte und budgetkonforme Fertigstellung sowie eine verbesserte Betriebsleistung.
Über den Autor
Paul ist ein engagierter Experte für Innovationen im Bauwesen und setzt sich für den globalen Einsatz bewährter Technologien in der gebauten Umwelt ein. Als erfahrener Ingenieur in Planung, Bau und Betrieb von Infrastrukturen hilft er Organisationen und Projekten, Wettbewerbsvorteile zu erlangen, Geschäftsprozesse zu verbessern und Risiken zu minimieren.
Paul leitet ein internationales Team bei Bentley, das Bauprojekte zu Digitalisierung, Zusammenarbeit und technologischen Best Practices berät. Er hält regelmäßig Vorträge auf Fachveranstaltungen der Infrastrukturbranche und hat an bedeutenden Projekten wie Crossrail, Masdar City und den Olympischen Spielen in London 2012 mitgewirkt. Paul lebt in Sydney, Australien.
Der Einsatz von digitalen Zwillingen birgt jedoch auch Herausforderungen. Aufgrund der großen Datenmengen und -vielfalt ist die Fähigkeit, Informationen innerhalb aktualisierter digitaler Arbeitsabläufe zu verwalten und auszutauschen, von großer Bedeutung. Grundsätzlich benötigt jedes Teammitglied und jede/r Interessenvertreter:in Transparenz und Zugriff auf vertrauenswürdige Daten, um bessere Entscheidungen treffen und bessere Ergebnisse erzielen zu können.
Wie digitale Zwillinge zur Umsetzung sicherer
und nachhaltiger Verkehrsprojekte beitragen können
Digitale Zwillinge ermöglichen Anwender:innen die Simulation der Einführung neuer oder verbesserter Infrastruktur, um Stadtplaner:innen Einblicke in deren Leistungsfähigkeit sowie in die daraus resultierenden ökologischen und sozialen Auswirkungen von Verkehrsprojekten zu geben. Mit der Möglichkeit, Daten (nahezu) in Echtzeit an einen digitalen Zwilling zu übermitteln, z. B. Verkehrsströme, Umgebungstemperatur und Fahrzeugemissionen, ist es möglich, ein sehr genaues Bild davon zu erstellen, wie es um die Leistungsfähigkeit der Infrastruktur einer Stadt und der damit verbundenen Dienstleistungen steht. Mit diesen Erkenntnissen können Entscheidungsträger:innen potenzielle Probleme vorhersagen und vermeiden, Wartungsmaßnahmen planen und optimieren sowie die Zuverlässigkeit, Widerstandsfähigkeit und Nutzungsdauer der in ihrer Verantwortung liegenden Anlagen erhöhen. ²
In Europa veranschaulicht das Hochgeschwindigkeitsbahnprojekt Salerno-Reggio Calabria in Italien die Anwendung digitaler Zwillinge bei der Infrastrukturentwicklung. Das Projekt umfasst auf einer Strecke von 35 Kilometern Tunnel, Viadukte, Straßen und Umspannwerke und soll sich harmonisch in die Umgebung einfügen und gleichzeitig eine nachhaltige Verkehrsentwicklung fördern. Das von Italferr S.P.A. geleitete Projekt sieht die Synchronisierung von BIM-Modellen in einem cloudbasierten digitalen Zwilling vor, der die gemeinsame Entwurfsprüfung erleichtert und die Wartungsplanung optimiert. ³
Die Beziehung zwischen digitalen
Zwillingen und Daten heute
Angesichts der vielen verschiedenen Fachbereiche und Rollen, die an derartigen städtischen Infrastrukturprojekten beteiligt sind, ist es ganz normal, dass viele Daten aus einer Vielzahl von Quellen vorliegen. Dazu gehören beispielsweise BIM-Modelle, Projektzeichnungen und -berichte oder IoT-Verkehrssensoren, GPS-Geräte und Fahrpläne des öffentlichen Nahverkehrs, die in den täglichen Stadtbetrieb und die Umgebung eingebunden sind. Eine effiziente Integration und Analyse von so vielen Daten, die in verschiedenen Systemen gespeichert sind, kann sich schwierig gestalten.
Um beispielsweise die Zuverlässigkeit, die Sicherheit und den Service eines U-Bahn-Systems zu gewährleisten, sind Daten erforderlich, die wahrscheinlich in einer Reihe von verschiedenen Unternehmenssystemen gespeichert sind. Die daraus resultierenden Datensilos können dazu führen, dass Informationen für diejenigen, die sie benötigen, unsichtbar oder unzugänglich sind, wodurch die Fähigkeit, datengestützte Entscheidungen zu treffen, beeinträchtigt wird. Aufgrund des schieren Datenvolumens und anderer wichtiger Überlegungen, einschließlich Eigentums-, Vertraulichkeits- und Haftungsfragen, die sich aus der Verwendung der Daten ergeben, wird die Bedeutung der Datenintegration, -validierung und -visualisierung deutlich. Ohne eine einheitliche Sicht auf die Fakten ist es unmöglich, genaue und aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen.
All diese Herausforderungen spiegeln die zunehmende Komplexität in unserer Branche wider, und manchmal kann die komplizierte Art der Erstellung und Pflege digitaler Zwillinge von städtischer Infrastruktur und Verkehrsnetzen einschüchternd wirken. Verantwortliche in Städten, Eigentümer:innen von Anlagen und Interessengruppen sollten sich jedoch nicht davon abhalten lassen, die enormen Möglichkeiten der Technologie digitaler Zwillinge zu nutzen, um das volle Potenzial ihrer Daten innerhalb digitaler Arbeitsabläufe, die den gesamten Lebenszyklus der Anlagen umfassen, auszuschöpfen.
Maximierung der Leistung
digitaler Zwillinge in der Zukunft
Mit der raschen Entwicklung der Integration von Funktionen mit künstlicher Intelligenz (KI) in digitale Zwillinge können Unternehmen davon ausgehen, dass sie auf der Grundlage der Zeit und des Aufwands, die sie heute investieren, in den kommenden Jahren Prozesse und Ergebnisse weiter optimieren können. Um sicherzustellen, dass die Teams in der Lage sind, diese Technologien in vollem Umfang zu nutzen, werden Fortbildung und Umschulung eine wichtige Rolle spielen. Je nach Rolle und Verantwortung der Beteiligten könnten Unternehmen ihre Mitarbeitenden in der Nutzung von Anwendungen für Datenvisualisierung, Datenanalyse und/oder KI schulen.
Für Städte und den Verkehrssektor ist die digitale Transformation bzw. die Digitalisierung (Bentley spricht hierbei von „Going Digital“) nicht ohne Hürden. Dennoch überwiegen die potenziellen Vorteile der Nutzung digitaler Zwillinge bei Weitem die Herausforderungen, die mit der Einführung von Technologien und Arbeitsabläufen zur Vereinheitlichung von Daten und zum Aufbau von Infrastrukturintelligenz verbunden sind. Auch wenn KI-gestützte digitale Zwillinge heute vielleicht noch nicht zu den Standardgeschäftsprozessen vieler Unternehmen gehören, so ist doch klar, dass sie einen tiefgreifenden Einfluss darauf haben werden, wie wir unsere Städte und Verkehrsnetze von morgen entwerfen, bauen und betreiben. Digitale Zwillinge werden die Infrastrukturintelligenz exponentiell steigern und Unternehmen dabei helfen, die aktuellen Herausforderungen zu meistern, um eine bessere, nachhaltigere und widerstandsfähigere Zukunft für alle zu schaffen. ⁴
Nachweise
¹ Statista. (2024). Total population of the DACH countries from 2000 to 2029. Abgerufen von https://www.statista.com/statistics/804551/total-population-of-the-dach-countries/
² TwinBy. (n.d.). Startseite. Abgerufen von https://twinby.bayern/de/startseite, letzter Zugriff: 24.07.2024
Wright, P. (2023, July 12). Kick-starting the development of the urban digital twin. Abgerufen von https://www.bimplus.co.uk/kick-starting-the-development-of-the-urban-digital-twin/, letzter Zugriff: 24.07.2024
³ und ⁴ Bentley Systems. (n.d.). Going Digital Awards: Winners. Abgerufen von https://de.bentley.com/events/going-digital-awards/winners/, letzter Zugriff: 24.07.2024
