Warum digitale Zwillinge beim Bau verwenden?

Alles, was uns umgibt, wird digital. Fortschrittliche Technologien wie künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) werden zunehmend zu wichtigen Teilen jeder Branche, wodurch Prozesse schneller und effizienter werden, was Kosten, Zeit und Rückverfolgbarkeit angeht. Durch die Digitalisierung kann jede Branche mit weniger mehr erreichen. Zumindest ist dies die Optimierung, die durch die neuesten Fortschritte in der Rechenleistung und durch intelligente Algorithmen angestrebt wird, zusammen mit den technologischen Entwicklungen in den Bereichen Sensorik, Miniaturisierung, Robotik und Drohnen helfen sogar der Baubranche, ihre Kombinationsmöglichkeiten zu erkennen die digitale und physische Welt, um billiger, umweltfreundlicher und sicherer Gebäude in kürzerer Zeit zu bauen.

Ein Beispiel dafür ist, dass Drohnen die Aufnahme einer großen Anzahl von Fotos in kurzer Zeit ermöglichen, was die Planungsaufgabe erleichtert. Aber nicht nur das, denn je nach Sensor, den die Drohne hat, könnten gleichzeitig Daten gewonnen werden, mit denen sich physikalische Eigenschaften modellieren lassen, die der einfachen Fluid-Photogrammetrie einen größeren Mehrwert verleihen. Dieses Konzept, das das Gesicht der AEC-Branche wirklich verändert, ist das der „Digitalen Zwillinge“, und jüngste Beispiele von Hololens2 Augmented Reality beweisen, dass wir viel davon über die Unterhaltungsindustrie hinaus haben werden.

Laut einem aktuellen Gartner-Bericht nähert sich der „Digital Twin“-Trend dem „Peak Expectation“. Was sonst? Innerhalb von 5 bis 10 Jahren wird der Trend voraussichtlich das „Plateau of Productivity“ erreichen.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling bezieht sich auf ein virtuelles Modell eines Prozesses, eines Produkts oder einer Dienstleistung. Ein digitaler Zwilling ist eine Verbindung zwischen einem realen Objekt und seiner digitalen Repräsentation, die kontinuierlich Sensordaten verwendet. Alle Daten stammen von den Sensoren, die sich in einem physischen Objekt befinden. Die digitale Darstellung wird dann zur Visualisierung, Modellierung, Analyse, Simulation und zusätzlichen Planung verwendet.

Im Gegensatz zur BIM-Modellierung dient der digitale Zwilling nicht unbedingt einem Objekt mit räumlicher Darstellung. Zum Beispiel ein Transaktionsprozess, eine Datei einer Person oder eine Reihe von Beziehungen zwischen Stakeholdern und Verwaltungseinheiten.

Natürlich ist der digitale Zwilling der Infrastrukturen zumindest im Bereich der Geotechnik am attraktivsten. Durch die Schaffung eines digitalen Zwillings eines Gebäudes können Bauherren und -betreiber die vielfältigen Probleme, die innerhalb des Gebäudes auftreten, verhindern, Baustrategien festlegen und folglich sicherere Gebäude haben. Sie können beispielsweise einen digitalen Zwilling eines Gebäudes erstellen und überprüfen, wie dieser auf ein großes Erdbeben reagiert. Abhängig vom Ergebnis können Sie die notwendigen Änderungen am Gebäude vornehmen, bevor das Unglück eintritt und die Dinge außer Kontrolle geraten. So kann der digitale Zwilling eines Gebäudes Leben retten.

Die digitalen Zwillinge ermöglichen einem Gebäudedesigner, alle Informationen, die sich auf das Gebäude beziehen, in Echtzeit zur Verfügung zu haben, verbunden mit einer Lebensakte, die die Konzeption, den Entwurf, den Bau, die Wartung und den Betrieb des Objekts umfasst. Es bietet sofortigen Zugriff auf alle Informationen zu einer Baustelle. Es hilft dem Bauunternehmer, sich selbst bei den kleinsten Dingen wie den erforderlichen Balkenmaßen immer sicher zu sein.

Wie kürzlich von Mark Enzer, CTO, MottMacDonald, im Gebäude des SMARTIn Summit 2019 bei der Erörterung der Aktualisierungsrate digitaler Zwillinge mitgeteilt wurde; "Es geht nicht um Echtzeit, es geht um den richtigen Zeitpunkt."

Vorteile des Einsatzes digitaler Zwillinge im Bauwesen.

Der richtige Einsatz von Technologie macht Prozesse immer effizienter. Zum Beispiel digitale Zwillinge, indem Simulationen das Potenzial haben, den Schaden zu tragen, der durch Naturkatastrophen und von Menschen verursachte Katastrophen verursacht wird. Sie können den Bürgern helfen, ein sichereres Leben zu führen. Zum Beispiel können wir bei Infrastrukturen, in denen viel Verkehr herrschen soll, mithilfe einer Fußgängersimulationssoftware vorhersagen, wann und wo mehr Staus auftreten werden. Durch die Einführung der erforderlichen Änderungen im digitalen Modell der Infrastruktur können mehr Sicherheit, Effizienz und niedrigere Betriebskosten bei der Errichtung und Instandhaltung der Anlage erreicht werden.

Die Verwendung digitaler Zwillinge im Bauwesen hat viele Vorteile. Einige davon sind unten aufgeführt:

Kontinuierliche Überwachung des Baufortschritts.

Die Echtzeitüberwachung einer Baustelle mithilfe eines digitalen Zwillings stellt sicher, dass die ausgeführten Arbeiten den Plänen und Spezifikationen entsprechen. Mit digitalen Zwillingen ist es möglich, die Änderungen eines Modells täglich und stündlich zu verfolgen, und bei Abweichungen können sofort Maßnahmen ergriffen werden. Darüber hinaus können der Zustand des Betons, Risse in den Säulen oder Materialverdrängungen auf der Baustelle im digitalen Zwilling leicht überprüft werden. Solche Entdeckungen führen zu zusätzlichen Inspektionen, und Probleme werden schneller erkannt, was zu effektiveren Lösungen führt.

Ressourcen optimal einsetzen.

Digitale Zwillinge führen sogar zu einer besseren Ressourcenzuteilung und helfen Unternehmen, Produktivzeit in Bewegung und den Umgang mit unnötigem Material zu verlieren. Durch die Verwendung dieser Technologie kann eine übermäßige Zuweisung vermieden werden, und es ist auch einfacher, den Ressourcenbedarf am Standort dynamisch vorherzusagen.
Sogar die Verwendung der Ausrüstung kann verfolgt und die ungenutzten können für andere Aufgaben freigegeben werden. Das spart Zeit und Geld.

Sicherheitsüberwachung

Auf Baustellen ist Sicherheit ein großes Problem. Digitale Zwillinge helfen Unternehmen, Personen und gefährliche Orte auf einer Baustelle aufzuspüren, und vermeiden so die Verwendung unsicherer Materialien und Aktivitäten in explosionsgefährdeten Bereichen. Basierend auf Echtzeitinformationen kann ein Frühbenachrichtigungssystem entwickelt werden, mit dem ein Bauleiter wissen kann, wann sich ein Außendienstmitarbeiter in einer unsicheren Region befindet. Eine Benachrichtigung kann auch an das tragbare Gerät des Arbeitnehmers gesendet werden, um das Auftreten einer Gefahr zu verhindern.

Die Vorteile der Verwendung der digitalen Zwillingstechnologie im Bau sind zahlreich. Alte Gewohnheiten sind schwer, aber um effizienter zu arbeiten, muss man digital arbeiten. Die Verwendung der digitalen Zwillingstechnologie kann der Entwicklung der Infrastruktur immense Innovationen bringen und Qualität und Effizienz auf ein neues Niveau bringen. Die Industrie muss sich auf die sich wandelnde digitale Umgebung einstellen und anpassen!

Ein Beispiel dafür

Wir hatten letztes Jahr die Gelegenheit, brasilianische Kollegen in London zu interviewen. Durch den Einsatz eines digitalen Zwillings kann der brasilianische Gouverneur José Richa Airport (SBLO), der viertgrößte Flughafen in Südbrasilien, Flughafendaten besser verwalten und effizienter arbeiten.
Da der SBLO-Flughafenbetreiber die Notwendigkeit hatte, Flughafendaten besser zu organisieren, beschloss Infraero, einen digitalen Zwilling zu schaffen, der als Realitätsnetz und zentraler Aufbewahrungsort für alle Flughafendaten, einschließlich Infrastruktur, Gebäude und Gebäudesysteme, fungieren sollte , Einrichtungen und Karten und Verwaltungsdaten.

BIM und GIS wurden zusammen mit Bentley-Anwendungen zur Modellierung bestehender 20-Anlagen verwendet, die mehr als 920,000 Quadratmeter Flughafenfläche abdecken. Sie modellierten auch eine Start- und Landebahn, zwei Flugplätze und das Rollwegsystem und Zufahrtsstraßen. Das Projektteam erstellte anschließend eine parametrische Datenbank, um die Planung zu unterstützen und das Projektmanagement zu verbessern.
Das Projektteam erstellte einen digitalen Zwilling des Flughafens, der einen Flughafen-Reality-Bildschirm und ein zentrales Repository für alle Flughafendaten enthält. Das zentrale Repository hilft Benutzern, den Standort von Systemen innerhalb der Flughafeninfrastruktur genau zu ermitteln, und verbessert so das Geschäftsmanagement mit sicheren und effizienten Abläufen. Der digitale Zwilling wird auch alle zukünftigen internen Infrastrukturprojekte für Flughäfen sowie Planungs- und Verwaltungsprozesse rationalisieren. Mit Hilfe des digitalen Zwillings kann Infraero die Wartungskosten senken und einen besseren Flughafenbetrieb bei SBLO erreichen. Das Projektteam erwartet, mit seinem digitalen Zwilling mehr als BRL 559,000 pro Jahr zu sparen. Die Organisation erwartet auch eine Steigerung ihrer Profitabilität.

Verwendete Software

ProjectWise wurde zum Erstellen der Flughafenintegrationsplattform verwendet, die als verbundene Datenumgebung des Projekts diente. Die Importfunktion der MicroStation-Punktwolke ermöglichte es dem Team, mit Punktwolken das Realitätsnetz aller Flughafeneinrichtungen zu erstellen. OpenBuildings Designer (ehemals AECOsim Building Designer) half bei der Planung und Organisation von Bibliotheken von Flughafeneinrichtungen sowie der Modellierung des Passagierterminals, des Frachtterminals, der Feuerwache und anderer bestehender Gebäude. Das Team verwendete OpenRoads, um die geometrische Projekt- und Oberflächenkarte des Start- und Landebahnsystems für Start- und Landebahnen, Rollwege und Nebenstraßen zu erstellen.