Digitale Zwillinge im Baugewerbe: Sind sie der perfekte Spiegel der Realität?

Softwareentwickler:innen, die digitale Zwillinge für das Bauwesen erstellen, ermöglichen Architekt:innen und Bauunternehmer:innen, die Funktionsfähigkeit von Technologien zu überprüfen, bevor diese in einem Bauprojekt eingesetzt werden.
Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Share on email

Stellen Sie sich vor, uns würde während der Herstellung eines Produkts (oder im Falle eines Gebäudes während des Baus) eine exakte digitale Kopie dieses Objekts vorliegen. Diese könnten wir dann analysieren, um sicherzustellen, dass alles genau nach Plan funktioniert – wäre das nicht überaus hilfreich?

Das Ganze ist kein Hirngespinst von Techniker:innen aus dem Silicon Valley. Vielmehr handelt es sich hierbei um das Konzept des digitalen Zwillings. In Branchen wie dem verarbeitenden Gewerbe ist dies bereits Realität und entwickelt sich in dem Maße weiter, wie es der technologische Fortschritt zulässt.

Nach den Gemini-Prinzipien, die vom Centre for Digital Built Britain (CDBB) entwickelt wurden, ist ein digitaler Zwilling „eine realistische digitale Darstellung von Objekten, Prozessen oder Systemen in der gebauten oder natürlichen Welt“.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Einfach ausgedrückt ermöglicht ein digitaler Zwilling eine frühzeitige Bewertung der Realisierbarkeit eines Produkts und kann dazu beitragen, das Verständnis und die Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten (Zulieferer:innen, Architekt:innen und so weiter) während der Umsetzung zu verbessern.

Laut CDBB unterscheidet sich ein digitaler Zwilling von anderen digitalen Modellen vor allem durch seine Verbindung mit dem physischen Zwilling. Auf der Grundlage von Daten des physischen Objekts oder Systems „schafft ein digitaler Zwilling besonders durch die verbesserte Entscheidungsfindung einen Mehrwert, was zu positivem Feedback für den physischen Zwilling führt“.

Die Anfänge des digitalen Zwillings liegen Berichten zufolge bei der NASA. Die US-Raumfahrtbehörde suchte nach identischen Szenarien, um Astronaut:innen bei der Bewältigung der Strapazen von Raumfahrten zu unterstützen.

Solche praktischen Aspekte sind relativ offensichtlich, wenn sich Menschen in die potenziell tödliche Umgebung des Weltraums begeben. Doch laut dem Technologieriesen IBM sind Daten der Schlüssel zum Erfolg eines digitalen Zwillings.

Anhand von Daten kann das virtuelle Modell laut IBM für Simulationen, die Untersuchung von Leistungsproblemen und die Entwicklung möglicher Verbesserungen verwendet werden. Dies dient alles dem Ziel, wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen, die dann wieder auf das ursprüngliche physische Objekt angewendet werden können.

Daraus schlussfolgern viele, dass digitale Zwillinge in der Baubranche ein enormes Potenzial haben. Für Ibrahim Atta-Apau, Director des Beratungsunternehmens Atkins, lässt sich das Potenzial für eine Transformation der Baubranche bereits in der verarbeitenden Industrie erkennen, „die Daten und Technologie zur Revolutionierung des Produktionsprozesses genutzt hat“.

Digitale Zwillinge haben viel Potenzial

„Digitale Zwillinge haben angesichts von Produktivitätsproblemen und Lücken in der Aufzeichnung der Projektabwicklung zweifellos großes Potenzial. Bis wir zum Vorbild für andere Branchen werden, liegt jedoch noch ein weiter Weg vor uns“, führt Atta-Apau weiter aus.

Es hätte einige Zeit gedauert, bis die Mitarbeitenden akzeptiert hätten, dass BIM nicht nur eine Software ist, sondern eine Methode und einen Ansatz für den gesamten Lebenszyklus der Infrastruktur liefert, die eine Verhaltensänderung erfordert, so Atta-Apau. „Digitale Zwillinge sind da nicht anders“, betont er. Dabei bietet die Zusammenarbeit innerhalb einer Lieferkette, bei der Daten und Informationen nahtlos ausgetauscht werden, ein enormes Anwendungspotenzial.

Laut SNCLavelin (SNCL) versprechen digitale Zwillingen eine effektivere Planung, Projektausführung und Betriebsabläufe. Erreicht wird das durch die dynamische Integration von Daten und Informationen während des gesamten Lebenszyklus eines Objekts, um kurz- und langfristige Effizienz- und Produktivitätssteigerungen zu erzielen.

Weiter heißt es seitens von SNCL: „Es handelt sich um eine Datenressource, welche die Konzeption eines neuen Objekts oder das Verständnis des Zustands eines bestehenden Objekts verbessern kann, um den Ist-Zustand zu überprüfen, Simulationen und Szenarien nach dem Prinzip ,Was wäre wenn?‘ durchzuführen oder eine digitale Momentaufnahme für künftige Arbeiten zu erstellen. Dies hat den Vorteil, dass die bei herkömmlichen Methoden der Informationsverwaltung auftretenden Fehler und Unstimmigkeiten erheblich reduziert werden können.“

Softwareentwickler:innen erstellen digitale Zwillinge, indem sie virtuelle Modellierungswerkzeuge verwenden und die erforderlichen Instrumente für die Erfassung und Analyse der relevanten Daten erstellen. Digitale Zwillinge können in einer Reihe von Branchen eingesetzt werden – von der Energiebranche über das Gastgewerbe bis hin zum Einzelhandel. Dabei werden mit Daten angereicherte Modelle verwendet, um die Effizienz zu verbessern oder Theorien über bestimmte Verhaltensweisen (ob menschlich oder nicht) zu testen.

Optimierung moderner Bauweisen

Manche sind der Ansicht, dass der Einsatz digitaler Zwillinge im Bauwesen die Anwendung moderner Methoden wie Modul- und Fertigbau beschleunigen könnte. Das Bauunternehmen Lendlease argumentiert, dass sich mithilfe digitaler Zwillinge Anforderungen an die Nachhaltigkeit mit den Zielen der Projektgestaltung in Einklang bringen ließen.

Laut dem Unternehmen können digitale Zwillinge schon vor dem ersten Spatenstich den voraussichtlichen CO2-Fußabdruck und die Energieeffizienzklasse eines Projekts ermitteln. „Darüber hinaus können dank der Technologie die verschiedenen Bauteile in einer Fabrik gefertigt und dann vor Ort montiert werden. Auf diese Weise können Gebäude nicht nur leicht errichtet, sondern im Sinne der Kreislaufwirtschaft auch demontiert und wiederverwendet werden.“

Lendlease berichtet, dass ein digitaler Zwilling bei der Prüfung der Realisierbarkeit eines 29-stöckigen Gebäudes aus nachhaltigem Holz in Melbourne eine wichtige Rolle spielte.

Das Bauunternehmen erläutert weiter, dass noch nie Holz für ein so hohes Gebäude verwendet wurde. „Die Einbeziehung der Prozesse und Materialien des Projekts in den digitalen Zwilling zeigte Optionen auf und ermöglichte den Bauherren ein genaueres Verständnis der Prozesse und Kosten.“

Obwohl der Planungsprozess noch nicht weit fortgeschritten war, hat der digitale Zwilling des Hochhauses laut Lendlease bereits Aufschluss darüber gegeben, wie sich der Zeitplan des Projekts aktiv straffen und die Kosten senken lassen.

Wie wird die Zukunft aussehen?

Wohin kann sich die Technologie des digitalen Zwillings entwickeln? Das CDBB verfolgt die Vision eines „nationalen digitalen Zwillings“, in dem eine beliebige Anzahl digitaler Zwillinge zu einem Ökosystem kombiniert werden soll. Der Zwilling soll auch eine Reihe von Sektoren umfassen und über sicher geteilte Daten vernetzt werden.

Laut CDBB wäre ein solches Ökosystem nie abgeschlossen, sondern würde mit dem Wachstum der Infrastruktur und anderer Sektoren ständig weiterentwickelt werden.

Im Grunde wäre es ein ständig wachsender, sich weiterentwickelnder digitaler Spiegel der uns umgebenden Realität.

Was sollten Bauunternehmen über BIM und digitale Zwillinge wissen?