Digitaler Zwilling BIM – wenn Innovation auf Innovation trifft
BIM wird von vielen als die Grundlage der Transformation im Architektur-, Ingenieur- und Bauwesen verstanden. Dank BIM existiert nun auch in Deutschland ein Zentrum für die Digitalisierung des Bauwesens. Diese Methode nutzt gegenüber anderen IT-Modellen deutlich mehr Daten und schafft eine synchronisierte Informationsplattform, auf die alle Beteiligten Zugriff haben. Kommunikation wird effizienter, Kosten werden gespart, Ressourcen werden nachhaltiger verbraucht und ein gesamter Lebenszyklus eines Gebäudes wird sichtbar. Sofort erkennt man Parallelen zu einem anderen, innovativen, digitalen Konzept – dem digitalen Zwilling.
Die meisten Menschen wissen, dass der Digitale Zwilling BIM die Planung und den Bau von Gebäuden unterstützt, aber auch bereits gebaute Gebäude können saniert und modernisiert werden. Was aber, wenn von einem Bestandsgebäude noch kein BIM-Modell existiert? Würde sich ein digitaler Zwilling als bessere, günstigere Alternative erweisen? Oder ist die bessere Option, diese beiden Technologien zu kombinieren?
Um einen Digitalen Zwilling zu erstellen, werden alle relevanten Daten über das reale Objekt bzw. System gesammelt. Um es genauer auszudrücken: Diese Daten stellen jede einzelne Komponente sowie die Art und Weise, wie diese Komponenten interagieren und die Umgebung, in der sie existieren, dar. Sie werden digital nachgebildet und anschließend in eine geeignete DZ-Software eingespeist, die ein virtuelles Modell des Objekts in der Cloud erstellt. Dieses Modell wird mit neuen Informationen schrittweise aktualisiert.
Der digitale Zwilling hat eine große prädiktive Simulationsfunktion. Mithilfe künstlicher Intelligenz simuliert er das Ergebnis einer Änderung im Design, im Prozess, in der Zeit, oder einem anderen Parameter. Dabei muss das simulierte Objekt zu keinem Zeitpunkt denselben Änderungen ausgesetzt worden sein. So kann man vorausschauend ein Projekt analysieren und optimal planen.
Je nach Geschäftsziel unterscheiden sich die Einsatzszenarios von digitalen Zwillingen in ihrem Nutzen und ihrer Komplexität.
Um einen DZ zu erstellen, werden alle relevanten Daten über das reale Objekt bzw. System gesammelt. Um es genauer auszudrücken: Diese Daten stellen jede einzelne Komponente sowie die Art und Weise, wie diese Komponenten interagieren und die Umgebung, in der sie existieren, dar. Sie werden digital nachgebildet und anschließend in eine geeignete DZ-Software eingespeist, die ein virtuelles Modell des Objekts in der Cloud erstellt. Dieses Modell wird mit neuen Informationen schrittweise aktualisiert.
Digitaler Zwilling BIM: Die Vorteile gibt es
Auf ein BIM-Modell haben alle Projektbeteiligten Zugriff – zu jeder Zeit und von jedem Ort aus. BIM findet nicht nur in der Kalkulation und Bauplanung Anwendung, auch in der Bauausführung, im Innenausbau, in der Vermarktung des Objekts und sogar im späteren Facility-Management bietet der Ansatz Vorteile. Somit können nahezu alle Phasen im Projektlebenszyklus ganzheitlich betrachtet werden. BIM fungiert als eine Schnittstelle für Einzellösungen und sichert den ständigen, unkomplizierten Austausch von Informationen.
Einige Vorteile von BIM sind:
- Schneller entscheiden: Zu jeder Zeit haben alle Projektbeteiligte denselben Wissensstand. Dies beugt Verzögerungen vor.
- Terminsicherheit: Weniger Lieferengpässe und Leerzeiten dank transparenter Zeitplanung.
- Effiziente Zusammenarbeit: Alle Projektbeteiligten können – unabhängig von Zeit und Ort – eng und effizient zusammenarbeiten.
- Kosten besser kalkulieren: Mit BIM lässt sich simulieren, wie sich bauliche Optimierungen auf die Kosten auswirken.
- Planungsfehler vermeiden: Mit dem Fachwissen aller Beteiligten werden Herausforderungen noch vor Baubeginn sichtbar.
- Qualität steigern: Standardisierte Arbeitsweisen und frühzeitige Erkennung von Potenzialen steigern die Qualität.
Vorteile von digitalen Zwillingen
Ein Digitaler Zwilling ist ein virtuelles Modell, welches ein physisches Objekt exakt wiedergeben soll. Dieser Digitale Zwilling besteht aus vielen Algorithmen, Sensoren und Daten. Diese ermöglichen es dann, dass die erfassten Daten in Echtzeit mit der realen Umgebung, den realen Welten abgeglichen werden können.
Einige Vorteile sind:
- Die von Beginn an fehlerfreien und optimierten Betriebsprozesse
- Zeitersparnisse in der Entwicklung eines Projekts
- Optimierung von jeglichen Planungs- und Produktionsprozessen
- Tiefgründiges Verständnis von Abläufen und Prozessen, insbesondere durch vorherige Simulationen und Testdurchführungen
- Einfachere und schnellere Abstimmung in bestimmten Betriebsprozessen
BIM versus Digitaler Zwilling
Einen grundlegenden Unterschied zwischen diesen zwei Konzepten sollte man verstehen. BIM ist ein statisches Modell, ein DZ dafür ein dynamisches.
Bei BIM liegt den Fokus auf der Erstellung eines digitalen Abbilds, das nach Freigabe als Grundlage für Bau, Planung und Koordination dient. Im Gegensatz dazu liegt die Essenz des Digitalen Zwillings darin, dass das Modell permanent mit neuen Informationen aktualisiert wird. Vielmehr soll nicht nur der Echtzeit-Zustand des Gebäudes beschrieben werden, sondern es sollen auch Daten erfasst werden, die über diesen hinausgehen, um Ereignisse vorherzusagen und prädiktiv zu handeln.
Bei der BIM-Methode wird der Parameter Zeit nicht mitbetrachtet. Da nicht konstant neue Echtzeit-Daten in das Modell aufgenommen werden, fehlt der rote Faden, d. h. die Entstehungshistorie des Gebäudes, den man beim digitalen Zwilling sieht.
In diesem Kontext weist der digitale Zwilling einen gewissen Vorteil auf. Schließlich besteht, ähnlich wie beim BIM, die Idee darin, Transparenz zu erhöhen, einen effektiven Überblick zu schaffen, Kommunikation zu fördern, Projektverläufe zu erleichtern und Kosten zu sparen.
BIM und DZ zusammen
Zudem ergänzen Digitale Zwillinge BIM – Lösungen durch ihren Vorteil, dass sie die Nutzung von kollaborativen Datenmodellen auf die nächste Stufe heben. Fachleuten, die bereits mit BIM Erfahrung haben, fällt es möglicherweise leichter, den nächsten Schritt zu machen und auf digitale Zwillinge umzustellen.
Die Kombination von digitalem Zwilling und BIM hat einige Vorteile. Dazu zählen beispielsweise:
- Effizienzsteigerung durch Prozessdigitalisierung
- Optimierung von Produkten und Prozessen
- Ressourcenschonendes Arbeiten
- Erhöhung der Flexibilität durch moderne Technologie
- Qualitätsverbesserung durch Benchmarketing
- Risikoverminderung durch stetigen Abgleich
- Möglichkeit von Live-Verfolgung und Simulationen
Die Einführung des Building Information Modeling (BIM) ist der Schlüssel zu einem digitalen Zwilling.
Die Methodik hat in den vergangenen Jahren einen großen Einbruch in die Baubranche gemacht und bildet eine hervorragende Grundlage. Dennoch ist Voraussetzung für ein erfolgreiches Handeln, das den neuen technischen Standards entspricht, dass während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes von der Planung, Errichtung, Betrieb, Instandhaltung bis hin zu Modernisierung, oder Rückbau alle Modifikationen aktualisiert und erfasste Abweichungen vom ursprünglich geplanten Verhalten dynamisch nachjustiert werden. Dies ermöglicht der digitale Zwilling.
In einem Punkt sind wir uns alle einig: Ein smartes Gebäude muss smart gebaut werden. Daher ist es empfehlenswert, die BIM Methodik als Grundlage zu nehmen und die technischen Vorteile des digitalen Zwillings in das Modell einzubeziehen – the best of both worlds! So haben Fachkräfte die Möglichkeit, die Technologie des digital twins vollständig zu integrieren und von beiden Konzepten den besten Benefit zu bekommen
