Geplante und bestehende Bauprojekte und Assets virtuell abbilden

Digitale Doppelgänger bringen wertvolle Vorteile für die globale Baubranche

von: Andrew McCloskey

Cambridge/England. – Immer mehr Bauunternehmen nutzen einen Digitalen Zwilling. Bauprojekte können so virtuell geplant und getestet werden. Auch im Betrieb kann das Gebäude dank Predictive Maintenance kontinuierlich überwacht und verbessert werden .Der Bausektor ist weltweit bereits eine der größten Industrien – und er wird noch weiter wachsen. Der Global Construction Report 2030 von PwC prognostiziert, dass die Baubranche bis 2030 um 85 % wachsen wird. Das entspricht einem Volumen von 15,3 Billionen Dollar. Mit dieser Summe könnte man Stuttgart21 fast 1900 Mal bauen. Bis dahin muss die Baubranche jedoch noch vier Herausforderungen bewältigen: Produktivität und Profitabilität steigern, Timing und Budget-Management in der Projekt-Performance verbessern, geeignete Fachkräfte finden sowie die Nachhaltigkeit im Bau erhöhen.Die Technologie des Digitalen Zwillings hilft, diese Herausforderungen zu bewältigen. Mit einem Digitalen Zwilling könne Ingenieur und Ingenieurinnen ein virtuelles Abbild geplanter und bereits bestehender Bauprojekte und Assets erstellen – das umfasst das Gebäude, Konstruktions- und Bauprozesse, Personaleinsatz, Bauplätze und den Werkzeugeinsatz.Einige Unternehmen nutzen den Digitalen Zwilling bereits, um neue Anlagen und Verfahren zu testen, bevor der Bau beginnt. An einem Digitalen Zwilling können sie neue Verfahren testen, mögliche Probleme simulieren und Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen schulen. Da Nachhaltigkeit im Baugewerbe immer relevanter wird, können Ingenieure und Ingenieurinnen in der Simulation auch überprüfen, ob Nachhaltigkeitsziele und andere gesetzliche Vorgaben eingehalten werden. Der Zwilling macht sogar Vorschläge, wie diese Ausfälle in Zukunft verhindert werden können.Die digitale Transformation betrifft immer mehr Bereiche: Häuser und ganze Städte werden smart dank der Analyse großer Datenmengen. Das Marktforschungsunternehmen Gartner schätzt, dass es bis 2021 mehr als 25 Milliarden Internet of Things (IoT) Endpoints für verschiedenste Szenarien geben wird.Der Digitale Zwilling wird essenziell, um das IoT umzusetzen. Neben Sicherheit, Praktikabilität und Nachhaltigkeit können auch kreative Ideen in der Simulation getestet werden. Die Simulation enthält alle notwendigen Faktoren wie etwa Maßstab, Schwerkraft und Wettereinflüsse. Deswegen ist das Feedback der Simulation ebenso akkurat wie bei einem realen Test. Konstruktionen können mit einem Digitalen Zwilling einhundertmal schneller getestet und bestätigt werden.Energiekosten betragen rund 19 % der gesamten Baukosten für ein durchschnittliches Gebäude. Durch ein proaktives, datengetriebenes Energiemanagement können BetreiberInnen Kosten einsparen und dadurch einen positiven Einfluss auf die Umwelt haben.Schon jetzt investieren viele IoT-Anbieter und Datenanalysten in die Technologie des Digitalen Zwillings. Sie können damit ein besseres Nutzererlebnis anbieten und sich von Wettbewerbern abheben.Wird ein Gebäude oder ein Asset kommissioniert oder in Betrieb genommen, sollte auch der Digitale Zwilling in die neue Phase übernommen und an die Betreiber übergeben werden. Im laufenden Betrieb wird der Digitale Zwilling dann kontinuierlich und automatisch mit aktuellen Betriebs- und Prozessdaten aktualisiert. Dazu gehören Daten von Sensoren sowie aus Performance und Maintenance. Der Zwilling speichert außerdem automatisch Informationen zu Abweichungen im optimalen Betriebsablauf.Dank dieser Informationen kann der Digitale Zwilling Predictive Maintenance anwenden und proaktiv mögliche Ausfälle des Assets identifizieren, bevor sie auftreten. Das Modell kann sogar Maßnahmen vorschlagen, um diese Ausfälle zu verhindern. Mit anderen Worten: Der Digitale Zwilling kann vorhersagen, wann sein physisches Gegenstück kaputt geht, lange bevor das passiert.Der virtuelle Doppelgänger nutzt künstliche Intelligenz, fortschrittliche Prozesssteuerung, Control Strategy Design und Prozessoptimierung. Mit diesen Werkzeugen können die Unterschiede zwischen dem Prozess- und Asset-Design sowie Engineering und Prozesssteuerung integriert werden. So entstehen eine effiziente und vollständig digitalisierte Wertschöpfungskette und ein einheitliches Lifecycle-Management. Unternehmen können damit Ineffizienzen und Verbesserungsmöglichkeiten erkennen und im laufenden Betrieb in Echtzeit umsetzen.Die digitale Transformation verbindet die neuesten Tools und Prozesse mit der Expertise der Ingenieure und Ingenieurinnen und Betreiber und Betreiberinnen. Neue und bestehende Daten können so leicht kontextualisiert werden – daraus entstehen völlig neue Erkenntnisse. Unternehmen können diese Erkenntnisse dann umsetzen und Prozesse damit kontinuierlich verbessern.Damit das jedoch möglich ist, braucht es eine umfassende Digital-Strategie. Unternehmen müssen verstehen, dass Daten zu einem strategischen und wertvollen Vermögenswert für ihre Geschäft geworden sind.Die Digitale Strategie sollte genau auf das Asset angepasst werden: Jedes Asset benötigt andere Datendienste. Es besteht aus anderen Stammdaten. Zusätzlich braucht es effektive Tools zur Visualisierung sowie zum Workflow und zur Kooperation. Der Digitale Zwilling sollte auf präzisen Datenfeeds basieren. Damit kann die Simulation die Produkt- und Betriebsleistung präzise abbilden – kritische Kontrollpunkte können nun leicht angepasst werden.Nur 18 % von Asset-Fehlern basieren auf einem Muster wie funktionsbedingter Abnutzung. Dies fand die ARC Advisory Group im Auftrag von Aveva heraus. Es ist daher essenziell, dass IngenieurInnen genau überlegen, an welchen Stellen der Digitale Zwilling und die Predictive Maintenance sinnvoll eingesetzt werden können. Gute Einsatzmöglichkeiten sind etwa bei der Verbesserung von Betriebsabläufen und Prozessen oder bei der Reduzierung von Kosten oder Risiken. Vorab sollte eine Roadmap vereinbart werden, die eine Programm- und Projektplanung innerhalb der digitalen Transformation ermöglicht.Daten aggregieren und auswerten zu können, ist ein bedeutender Vorteil in der heutigen Wirtschaft. Der Digitale Zwilling zeigt den aktuellen Zustand des Assets und berechnet, wie das Asset auf interne oder externe Änderungen reagieren wird. Bei Bauprojekten können veränderte Normen oder gestiegene Umweltanforderungen schnell eingearbeitet werden.Ein Digitaler Zwilling bietet wertvolle Vorteile für die Baubranche: Mit der Simulation können Prozessänderungen getestet werden bevor sie in der realen Welt umgesetzt werden. Ingenieure Ingenieurinnen können auf Grundlage der Daten präzisere Entscheidungen treffen. So wird nicht nur die Effizienz der Anlage erhöht, auch die Sicherheit wird verbessert. Schließlich können Kosten eingespart werden – das kann letztendlich einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil bedeuten.-----------------Der Autor ist CTO/EVP R&D bei Aveva.

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