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Digitaler Zwilling im Bauwesen: Vorteile, Herausforderungen und Beispiele aus der Praxis

KI & ML

Cloud

IoT

Trends

Die Technologie des digitalen Zwillings, die ein virtuelles Spiegelbild der realen Umgebung und der Objekte erstellt, entwickelt sich zu einem entscheidenden Faktor, der Unternehmen im AEC-Sektor (Architektur, Ingenieurwesen und Bauwesen) von anderen unterscheidet.

Forrester Research informiert über einem positiven Trend: 55% der weltweiten Entscheidungsträger im Bereich Softwaretechnologie integrieren digitale Zwillinge aktiv in ihre Prozesse. Diese konstruktiven Implementierungen erstrecken sich von den frühen Phasen des Entwurfs bis hin zu den laufenden Aspekten der Wartung, was die breite Anwendbarkeit und die positiven Auswirkungen dieser innovativen Technologie verdeutlicht.

In der AEC-Branche finden auch mittlere und große Unternehmen die Technologie des digitalen Zwillings äußerst nützlich, da sie zur Lösung verschiedener branchenspezifischer Herausforderungen beiträgt, darunter Kostenoptimierung, Sicherheit, gründliche Planung und vieles mehr.

In diesem Blog-Artikel verraten wir Ihnen das Wesentliche über die digitale Zwillingstechnologie im Bauwesen, liefern Beispiele aus der Praxis und erörtern künftige Trends.

Was ist ein digitaler Zwilling im Bauwesen?

Die Vorteile der Integration der Technologie des digitalen Zwillings in den Bausektor liegen seit ihren Anfängen auf der Hand. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Unternehmen diese fortschrittliche Technologie nicht ignorieren, um nicht die Gelegenheit zu verpassen, die Ressourcen zu optimieren, die Planungsphase zu beschleunigen, Sicherheitsrisiken für die Mitarbeiter zu beseitigen usw.

Bei Bauprojekten sind digitale Zwillinge genaue virtuelle Reproduktionen von realen Räumen, Objekten, Gebäuden und Infrastruktureinrichtungen. Diese dynamischen digitalen Modelle ermöglichen es den Bauteams, das reale Objekt während der ersten Entwurfs- und Planungsphasen virtuell zu erkunden und sich mit ihm auseinanderzusetzen.

Um genaue digitale Zwillinge zu erstellen, nutzen Softwareingenieure und Baufachleute die folgenden fortschrittlichen Technologien:

IoT

Sensoren und IoT-Geräte sammeln systematisch reale Daten von physischen Objekten und Umgebungen, die die Grundlage für die digitale Darstellung bilden.

AI und ML

Diese Technologien umfassen die Verarbeitung und Analyse der gesammelten Daten, um aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen und eine fundierte Entscheidungsfindung zu erleichtern.

XR

Mit Technologien der erweiterten Realität (AR&VR&MR) erstellen Ingenieure virtuelle Nachbildungen physischer Einheiten, die Simulationen zur Verbesserung der Projektplanung ermöglichen.

Cloud

Der digitale Zwilling stützt sich für die sichere Datenspeicherung auf das Cloud Computing. Cloud-Dienste ermöglichen den nahtlosen Zugriff auf und die Verwaltung von großen Datenmengen.

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Digitaler Zwilling im Baugewerbe: Marktstatistiken

$55bn

ist die erwartete Marktgröße des digitalen Zwillings bis 2028

$2.3bn

ist die geschätzte Marktgröße des digitalen Zwillings im Bauwesen im Jahr 2023

17%

die CAGR für den Markt des digitalen Zwillings im Bauwesen (2023-2028)

Wie digitale Zwillinge funktionieren

Datenintegration und -replikation

Kernstück der digitalen Zwillinge ist die nahtlose Integration und Replikation von Daten aus der realen Welt. Bei diesem Prozess werden Daten von physischen Anlagen oder Systemen in Echtzeit gesammelt und aggregiert. Sensoren, IoT-Geräte und andere Datenquellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Erfassung von Informationen über den Zustand, die Leistung und das Verhalten des physischen Gegenstücks.

Nach der Erfassung werden diese Daten dann in einer virtuellen Umgebung repliziert, wodurch ein Spiegelbild des physischen Objekts entsteht. Das virtuelle Gegenstück, der so genannte digitale Zwilling, spiegelt die Eigenschaften des physischen Systems wider und ermöglicht ein umfassendes Verständnis seines aktuellen Zustands.

Simulation und Analyse

Digitale Zwillinge verfügen über fortschrittliche Simulations- und Analysefunktionen. Durch den Einsatz hochentwickelter Algorithmen und Modellierungstechniken simulieren digitale Zwillinge das Verhalten und die Interaktionen ihrer physischen Gegenstücke. Dadurch können die Beteiligten Einblicke in potenzielle Szenarien gewinnen, die Leistung unter verschiedenen Bedingungen bewerten und künftige Ergebnisse vorhersagen.

Durch Simulation und Analyse kann das Bauteam Was-wäre-wenn-Szenarien durchführen, um potenzielle Herausforderungen zu erkennen und den Bauzeitplan zu optimieren. So kann das Team beispielsweise die Auswirkungen ungünstiger Wetterbedingungen auf den Bauzeitplan simulieren.

Kontinuierliche Synchronisierung und Rückmeldung

Eines der wichtigsten Merkmale und Stärken von digitale Zwillingstechnologie im Bauwesen ist die kontinuierliche Synchronisation und Rückkopplung. Durch die kontinuierliche Synchronisierung mit ihren physischen Gegenstücken ermöglichen digitale Zwillinge eine dynamische und reaktionsfähige Beziehung zwischen der virtuellen und der physischen Umgebung. Echtzeit-Dateneinspeisungen von Sensoren und IoT-Geräten sorgen dafür, dass der digitale Zwilling immer auf dem neuesten Stand ist und alle Änderungen oder Ereignisse in der physischen Welt widerspiegelt.

Durch die kontinuierliche Synchronisierung kann der digitale Zwilling genaues und zeitnahes Feedback liefern. Diese Rückkopplungsschleife trägt wesentlich zur Verbesserung der Entscheidungsfindung, zur Erleichterung der vorausschauenden Wartung und zur Steigerung der Gesamtprojektleistung bei.

Vorteile des digitalen Zwillings im Bauwesen

Die Technologie des digitalen Zwillings verändert die Baubranche und wirkt als Katalysator für bedeutende Veränderungen im Projektmanagement und in der Projektausführung. digitale Zwillinge im Bauwesen bringen zahlreiche Vorteile mit sich, die von wettbewerbsfähigen und innovativen Branchenakteuren nicht ignoriert werden sollten.

Verbesserte Visualisierung

Digitale Zwillinge bieten eine realitätsnahe und detaillierte Visualisierung von Bauprojekten. Durch 3D-Modelle und Datenintegration in Echtzeit erhalten die Beteiligten in jeder Phase einen umfassenden Überblick über das Projekt. Diese verbesserte Visualisierung ermöglicht ein besseres Verständnis der Baustelle, hilft bei der Entwurfsprüfung, identifiziert potenzielle Probleme und ermöglicht eine fundiertere Entscheidungsfindung.

Reibungslosere Zusammenarbeit

Die Zusammenarbeit wird mit digitalen Zwillingen rationalisiert, da sie eine gemeinsame Plattform für alle am Bauprozess Beteiligten bieten. Architekten, Ingenieure, Bauunternehmer und Projektmanager können in einer virtuellen Umgebung zusammenarbeiten, was eine bessere Kommunikation und Koordination ermöglicht. Dieser kollaborative Ansatz stellt sicher, dass alle Beteiligten mit demselben Datensatz arbeiten, wodurch Fehler reduziert und die Projekteffizienz gesteigert werden.

Echtzeitüberwachung

Digitale Zwillinge ermöglichen die Echtzeitüberwachung von Bauaktivitäten. In die Baustelle integrierte Sensoren und IoT-Geräte speisen kontinuierlich Daten in den digitalen Zwilling ein und bieten minutengenaue Einblicke in den Fortschritt, die Ressourcennutzung und mögliche Probleme. Die Überwachung in Echtzeit ermöglicht es den Projektmanagern, proaktive Entscheidungen zu treffen, Herausforderungen umgehend anzugehen und das Projekt im Zeitplan zu halten.

Kostenoptimierung

Digitale Zwillinge spielen eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Baukosten. Durch datengestützte Erkenntnisse können die Beteiligten Bereiche für Kostensenkungen identifizieren, Arbeitsabläufe rationalisieren und die Verschwendung von Ressourcen minimieren. Die Möglichkeit, verschiedene Szenarien zu simulieren, ermöglicht eine bessere Budgetplanung, verringert die Wahrscheinlichkeit von Kostenüberschreitungen und stellt sicher, dass Bauprojekte finanziell tragfähig bleiben.

Erhöhte Sicherheit

Die Technologie des digitalen Zwillings im Bauwesen hebt die Sicherheitsmaßnahmen auf ein neues Niveau. Durch die Echtzeit-Überwachung von Daten auf der Baustelle, die die Bewegungen der Arbeiter und die Umgebungsbedingungen umfassen, zeichnen sich digitale Zwillinge bei der Erkennung potenzieller Sicherheitsrisiken aus. Diese fortschrittlichen Systeme sind in der Lage, Alarme und Benachrichtigungen auszulösen, so dass sofort eingegriffen werden kann, um Unfälle zu vermeiden.

Vorausschauende Wartung

Digitale Zwillinge erleichtern die vorausschauende Wartung, indem sie den Zustand von Baumaschinen und Infrastruktur kontinuierlich überwachen. Durch die Analyse von Echtzeitdaten kann der digitale Zwilling vorhersagen, wann die Ausrüstung wahrscheinlich gewartet werden muss, und hilft so, Ausfälle zu vermeiden und Ausfallzeiten zu minimieren. Dieser proaktive Ansatz verlängert die Lebensdauer der Maschinen, senkt die Wartungskosten und sorgt für einen reibungslosen Ablauf der Bauarbeiten.

Verbesserte Visualisierung

Reibungslosere Zusammenarbeit

Echtzeitüberwachung

Kostenoptimierung

Erhöhte Sicherheit

Der digitale Zwillingstechnologie im Bauwesen hebt die Sicherheitsmaßnahmen auf ein neues Niveau. Durch die Echtzeit-Überwachung von Daten auf der Baustelle, die die Bewegungen der Arbeiter und die Umgebungsbedingungen umfassen, zeichnen sich digitale Zwillinge bei der Erkennung potenzieller Sicherheitsrisiken aus. Diese fortschrittlichen Systeme sind in der Lage, Alarme und Benachrichtigungen auszulösen, so dass sofort eingegriffen werden kann, um Unfälle zu vermeiden.

Vorausschauende Wartung

"Die Technologie des digitalen Zwillings ist kein ausgefallenes Werkzeug für die Auserwählten. Meiner professionellen Einschätzung nach ist sie eine strategische Notwendigkeit für die Bauindustrie. In einer Branche, in der Präzision, Effizienz und Sicherheit an erster Stelle stehen, sind digitale Zwillinge das Rückgrat für den Erfolg moderner Bauprojekte. Bei dieser Technologie geht es darum, die Art und Weise zu verbessern, wie Sie Projekte planen, Prozesse optimieren, eine sichere Arbeitsumgebung gewährleisten und vieles mehr. Zweifellos sind digitale Zwillinge die praktische Lösung, die dafür sorgt, dass unsere Bauprojekte reibungsloser und intelligenter ablaufen."

Alina Filatova

Head of BA bei Innowise

Beispiele aus der Praxis für digitale Zwillinge im Bauwesen

Das ikonische Bauwerk The Shard in London ist ein überzeugendes Beispiel für den nachhaltigen Einfluss der digitalen Zwillingstechnologie auf Bauprojekte. Während der Planungsphase wurden komplizierte architektonische Entwürfe und umfassende Struktursimulationen nahtlos in den digitalen Zwilling des Gebäudes integriert. Auch nach der Bauphase spielte dieser digitale Zwilling eine wichtige Rolle bei der Überwachung der laufenden Leistung des Gebäudes, wobei der Schwerpunkt auf der Energieeffizienz und der strukturellen Integrität lag.

Dieses umfassende Modell rekonstruiert die gesamte Stadt und bietet eine granulare Ansicht, Block für Block und Straße für Straße. Ausgestattet mit Sensoren, Drohnen und anderen Hilfsmitteln ermöglicht dieser digitale Zwilling die Datenerfassung in Echtzeit. Über seine technischen Fähigkeiten hinaus ist der digitale Zwilling Singapurs in der Lage, eine entscheidende Rolle bei der Förderung von Nachhaltigkeitsbemühungen und der Bewältigung von Umweltproblemen zu spielen. So werden die Gebäudemodelldaten des digitalen Zwillings beispielsweise bei der strategischen Planung der Standorte für Solarpaneele eine wichtige Rolle spielen. Dies steht im Einklang mit der Verpflichtung Singapurs, bis 2030 mindestens zwei Gigawattpeak Solarenergie einzusetzen.

Ein bemerkenswertes Beispiel für die Wirksamkeit der digitalen Zwillingstechnologie bei Bauvorhaben ist der Fall des Heathrow Terminal 5. Der Bau des Terminals stellte mit einer Vielzahl von Beteiligten, komplizierten Entwürfen und einem engen Zeitplan eine große Herausforderung dar. Die Nutzung der digitalen Zwillingstechnologie erwies sich für das Projektteam als äußerst hilfreich, da sie einen umfassenden Überblick über den Baufortschritt bot.

The Shard

Virtuelles Singapur

Flughafen Heathrow Terminal 5

Ein bemerkenswertes Beispiel, das die Wirksamkeit von digitale Zwillingstechnologie im BauwesenDas Beispiel des Terminals 5 in Heathrow macht deutlich, wie wichtig es ist, sich um die Umsetzung von Projekten zu bemühen. Der Bau des Terminals stellte mit einer Vielzahl von Beteiligten, komplizierten Entwürfen und einem engen Zeitplan eine große Herausforderung dar. Die Nutzung der digitalen Zwillingstechnologie erwies sich für das Projektteam als äußerst hilfreich, da sie einen umfassenden Überblick über den Baufortschritt lieferte.

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Digitale Zwillinge im Bauwesen: zukünftige Trends

Digitale Zwillingstechnologie im Bauwesen entwickelt sich rasant weiter und steht vor transformativen Fortschritten. Mit Blick auf die Zukunft versprechen mehrere Trends für die Bauindustrie und die Marktteilnehmer entscheidend zu werden.

KI-gestützte Vorhersagen

KI-Algorithmen, die sich auf umfangreiche Datensätze stützen, ermöglichen präzise Vorhersagen zu potenziellen Herausforderungen, zum Ressourcenbedarf und zu den Projektfristen. Dank dieser KI-gestützten Vorhersagen können Bauteams Risiken proaktiv minimieren, die Planung optimieren und erfolgreiche Projektergebnisse sicherstellen.

IoT-Erweiterung

Da die IoT-Geräte immer ausgereifter werden, wird ihre Integration in das Ökosystem des digitalen Zwillings immer umfangreicher. Diese Erweiterung verbessert die Datenerfassung in Echtzeit und liefert ein dynamisches und genaues Abbild des Gerätestatus, der Materialbedingungen und der Umweltfaktoren auf der Baustelle.

Integration intelligenter Städte

Digitale Zwillinge werden zu integralen Bestandteilen breiter angelegter Smart-City-Initiativen und beeinflussen die Stadtentwicklung in einem umfassenden Maßstab. Die Vernetzung digitaler Zwillinge über verschiedene Bauprojekte innerhalb einer Stadt hinweg fördert eine ganzheitliche Überwachung und Verwaltung. Diese Integration trägt zur Synergie zwischen städtischen Infrastrukturelementen bei, optimiert die Ressourcennutzung, fördert die Nachhaltigkeit und kultiviert intelligente städtische Ökosysteme.

Verbesserte Interoperabilität

Ein wichtiger Zukunftstrend für die Technologie des digitalen Zwillings im Bauwesen liegt in der verbesserten Interoperabilität. Die Bauindustrie wird eine verbesserte Kompatibilität zwischen verschiedenen Plattformen und Softwarelösungen erleben. Diese Entwicklung gewährleistet eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Interessengruppen, darunter Architekten, Ingenieure, Bauunternehmer und Projektmanager. Das Ergebnis ist ein integrierter, kollaborativer und effizienter Ansatz während des gesamten Lebenszyklus des Bauwesens.

FAQ

Was ist ein digitaler Zwilling im Bauwesen?

Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Abbild eines Gebäudes, das mit Hilfe von Drohnen, Sensoren, Robotern und anderen Technologien Daten aus der realen Welt sammelt. Diese kontinuierliche Verbindung zwischen dem physischen und dem digitalen Modell wird regelmäßig aktualisiert und bietet aussagekräftige visuelle Einblicke in die Leistung des Projekts.

Welchen Nutzen hat ein digitaler Zwilling für Bauprojekte?

Der Einsatz digitaler Zwillinge in Bauprojekten ermöglicht eine höhere Effizienz für Bauunternehmen. Durch die nahtlose Integration digitaler und physischer Modelle simulieren diese Gegenstücke die authentische Bauumgebung, was zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen bei der Projektentwicklung führt.

Was sind die Herausforderungen bei der Einführung digitaler Zwillinge im Bauwesen?

Die Integration der Technologie des digitalen Zwillings in bestehende Systeme stellt eine große Herausforderung dar und verlangt sowohl von den Entwicklern als auch von den Nutzern erhebliche Anstrengungen. Dieser Prozess kann zwar zeitaufwändig und kostspielig sein, ist aber für eine erfolgreiche Einführung unerlässlich. Darüber hinaus ist eine förderliche Umgebung, die datengesteuerte Verfahren wie Analysen und maschinelles Lernen unterstützt, von entscheidender Bedeutung, um den vollen Nutzen aus der Technologie zu ziehen. Vorteile von digitalen Zwillingen im Bauwesen wie erhöhte betriebliche Effizienz, Kosteneinsparungen und verbesserte Entscheidungsfähigkeit.

Was sind die zukünftigen Trends bei digitalen Zwillingen im Bauwesen?

Zu den zukünftigen Trends bei digitalen Zwillingen für das Bauwesen gehören KI-gestützte Vorhersagen, die Ausweitung des IoT, die Integration von Smart Cities und eine verbesserte Interoperabilität. Diese Fortschritte zielen darauf ab, das Projektmanagement zu verbessern, die Ressourcennutzung zu optimieren und die Effizienz der Zusammenarbeit während des gesamten Lebenszyklus der Bauarbeiten zu fördern.

Wie können Bauunternehmen mit digitalen Zwillingen arbeiten?

Sprechen Sie uns einfach an! Unsere Experten widmen sich der nahtlosen Integration digitaler Zwillinge in den Betrieb von Bauunternehmen und bieten eine umfassende Strategie zur Vereinfachung des Implementierungsprozesses. Auf der Grundlage unseres umfassenden Wissens über Spitzentechnologien liefern wir personalisierte Lösungen, die Datenerfassung, 3D-Modellierung und Echtzeit-Analysen umfassen. Die Kompetenz von Innowise geht über die Optimierung von Arbeitsabläufen im Bauwesen, die Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen den Projektbeteiligten und die Gewährleistung der effektiven Einführung von Technologien des digitalen Zwillings hinaus. Durch die Wahl von Innowise als Partner können Bauunternehmen digitale Zwillinge nutzen, um die Projekteffizienz zu steigern, Kosten zu senken und sich einen Wettbewerbsvorteil in der sich schnell verändernden Baubranche zu verschaffen.

Dmitry Nazarevich CTO

Datum: 8. Februar 2024

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