Die Immobilien- und Bauindustrie ist eine sehr fragmentierte und hinsichtlich digitaler Produkte eher konservative Industrie. In den letzten Jahren hat das Tempo bei der Digitalisierung jedoch zugenommen und Prozesse und Workflows vernetzter, datengesteuerter und effektiver werden lassen. Insbesondere der Einsatz von sogenannten digitalen Zwillingen schafft neue Verbesserungen und Effizienzsteigerungen für die Immobilien- und Baubranche, die sich auf alle Bereiche von der Planung, über den Bau bis hin zum laufenden Betrieb auswirken.
Im einfachsten Sinne kann ein digitaler Zwilling als eine digitale Nachbildung eines physischen Objekts definiert werden. Das Objekt kann dabei eine Komponente, ein System oder ein ganzes Gebäude sein. Noch wichtiger ist jedoch, dass das virtuelle Abbild kontinuierlich mit Echtzeitinformationen des physischen Objekts gefüttert wird, die dessen aktuellen Zustand widerspiegeln. Digitale Zwillinge weisen derzeit ein breites Spektrum an Ausgereiftheit und Funktionalität auf.
Quo vadis, digitale Zwillinge in der Immobilien- und Baubranche?
Unsere Branche braucht eine digitale Transformation, so viel ist sicher. Ziel muss es sein, effizientere, nachhaltigere und nutzerfreundlichere Gebäude zu schaffen, die sich an veränderte Bedürfnisse und Umgebungen anpassen können. Der durchgängige Einsatz eines digitalen Zwillings verbessert nicht nur die Produktivität aller Projektbeteiligten während der Planungs -und Bauphase, sondern erhöht auch die Transparenz hinsichtlich der Gebäudeeigenschaften und deren tatsächlicher Nutzung. Darüber hinaus können die von digitalen Zwillingen gesammelten Daten insbesondere für eine bessere, d. h. datengetriebene Entscheidungsfindung zur Verbesserung der Bauabläufe und später zur Steigerung der Gebäudeeffizienz genutzt werden. Wenn diese Daten an einem zentralen Punkt organisiert werden, auf den alle Beteiligten zugreifen können, kann ein reibungsloser Ablauf entlang des gesamten Baulebenszyklus gewährleistet werden. Diesen Ansatz nennen wir Building Lifecycle Intelligence (BLI).
Verbesserte Planung dank digitaler Zwillinge
Bereits von Beginn an, dem ersten Entwurf, hat der Einsatz digitaler Zwillinge einen Vorteil für die Immobilien- und Bauindustrie: Daten liegen an einem zentralen Ort ab – und werden kontinuierlich aktualisiert. Das ermöglicht es allen Planern – von der TGA bis zum Architekten – auf jederzeit korrekte Daten zuzugreifen und steigert die Effizienz in der Planung erheblich. Zudem ist es einfacher, Informationen zwischen den einzelnen Planungsgewerken zu koordinieren, da alle Projektbeteiligten jederzeit Zugriff auf ein gemeinsames und aktuelles Modell haben. Für Auftraggeber ergeben sich außerdem große Vorteile, denn mit einem digitalen Zwilling können bereits in einer sehr frühen Planungsphase verschiedene Entwurfsoptionen simuliert werden, sodass bereits der Entwurf beispielsweise hinsichtlich nachhaltiger Materialien optimiert werden kann. Schon vor dem ersten Spatenstich kann ein digitaler Zwilling den voraussichtlichen CO2-Fußabdruck und die Energieeffizienzklasse eines Projekts ermitteln.
So entstand beispielsweise in Bergen, Norwegen, ein 50.000 Quadratmeter großes Kinder- und Jugendkrankenhaus zunächst digital, bevor der Bauprozess gestartet wurde. Durch den Einsatz eines digitalen Zwillings konnte die Dokumentation vor dem ersten Spatenstich geliefert sowie die Ergebnisse kontrolliert werden – im Gegensatz zu einem traditionellen Ansatz, bei dem die Dokumentation erst nach Fertigstellung des Gebäudes vorliegt. Dadurch wurde nicht nur die Qualität der Informationen verbessert, sondern es waren auch während des gesamten Projektverlaufs alle Informationen vollständig und korrekt verfügbar. Die Datenbank wurde nicht nur für die Planung und den Bau genutzt, sondern soll auch während des gesamten Lebenszyklus des Gebäudes, einschließlich des Betriebs, verwendet werden und über Schnittstellen mit Gebäudeleitsystemen verbunden sein.
Mit digitalen Zwillingen bessere Gebäude bauen
Auch im Bauprozess gibt es zahlreiche Anwendungsfälle für digitale Zwillinge: Insbesondere kann ihr Einsatz die Anwendung von modernen Methoden wie dem Modul- und Fertigbau beschleunigen. Hier spielen Daten und ihre Verfügbarkeit und Aktualität eine zentrale Rolle im Produktionsprozess – und der digitale Zwilling kann seine Stärken ausspielen. Die einzelnen Bauteile werden dann zentimetergenau in der Fabrik mithilfe der Daten gefertigt und müssen auf der Baustelle nur noch zusammengefügt werden.
Darüber hinaus werden digitale Zwillinge sehr effizient in der Baufortschrittskontrolle eingesetzt. Durch den Einsatz von Drohnen, mobilen Laserscannern oder schlichten Fotos des Mobiltelefons wird der aktuelle Status des Baufortschritts erfasst. Dieser digitale Zwilling, welcher den Ist-Zustand abbildet, wird dann – oftmals durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz –mit dem Soll-Status der Bauplanung abgeglichen. So können potenzielle Baumängel oder Verspätungen zuverlässig und kosteneffizient erkannt und frühzeitig behoben werden.
Präventives Gebäudemanagement mit digitalen Zwillingen
Auch während des Gebäudebetriebs gibt es zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für digitale Zwillinge. Am bekanntesten ist die proaktive Wartung: Das Gebäude oder die Infrastruktur wird mithilfe von Sensoren überwacht und es ergibt sich ein klares Bild über den Zustand des Gebäudes oder der Infrastruktur. So nutzt die Hamburg Port Authority einen digitalen Zwilling, um den Zustand der in den 60er Jahren erbauten, Köhlbrandbrücke zu überwachen und Probleme zu erkennen, bevor diese zur Sperrung der Brücke und größere Wartungsarbeiten führen.
Doch auch bei bestehenden Gebäuden bieten digitale Zwillinge zahlreiche Optimierungsmöglichkeiten: So ist es möglich, den Energieverbrauch zu überwachen und mithilfe von künstlicher Intelligenz und Sensoren Anomalien zu identifizieren und entsprechend zu beheben. Dies ist nicht nur ein signifikanter Hebel zur Kostenreduktion, sondern hilft auch bei der Reduktion des CO2 Gebäudefußabdruckes. Darüber hinaus verbessern Echtzeitdaten die Reaktionsfähigkeit beim Gebäudebetrieb. Aktuelle Erkenntnisse darüber, ob ein Aufzug defekt ist, ob ein gebuchter Raum leer bleibt, oder die Raumtemperatur einen vorab definierten Grenzwert überschreitet, können gezielte, idealerweise automatisierte Maßnahmen auslösen. Beispiele dafür wären die Freigabe eines gebuchten aber nicht in Anspruch genommenen Meetingraums oder die Regulierung der Heizung. In solchen Fällen kann eine höhere Reaktionsfähigkeit zu erheblichen Produktivitätsverbesserungen führen. Das genannte Beispiel des smarten Buchungsmanagement kann darüber hinaus sogar zur Entscheidung führen, entsprechende Flächen strukturell umzugestalten.
Der Schlüssel zum Erfolg: Daten und Workflows
Daten sind der Schlüssel zum Erfolg eines digitalen Zwillings. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, Informationen aus verschiedenen Phasen – und sogar über Gebäude hinweg – auf transformative Weise zu nutzen. Daten aus jeder Phase des Lebenszyklus eines Gebäudes haben wichtige Auswirkungen auf andere Phasen, sei es in Bezug auf Kosten, Nachhaltigkeit oder Benutzererfahrung. Von der Planung über den Bau bis hin zum Betrieb eines Gebäudes werden von verschiedenen Beteiligten riesige Datenmengen erzeugt. Diese wertvollen Informationen befinden sich jedoch meist in Silos und sind daher während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes nicht oder nur schwer zugänglich. Dies führt nicht nur zu Ineffizienzen durch ständige und langwierige Nacharbeit. Darüber hinaus führen veraltete und unvollständige Informationen zu schlechten und fehleranfälligen Entscheidungen, die sich negativ auf die Leistung der Gebäude auswirken und die Betriebskosten erhöhen.
Die Zusammenfassung von Informationen aus jeder Phase, von verschiedenen Gebäudeeigentümern und über mehrere Gebäudelebenszyklen hinweg kann uns dabei helfen, zu erfahren, welche nachgelagerten Effekte die einzelnen Planungs- oder Bauentscheidungen voraussichtlich haben werden. Letztlich können diese Erkenntnisse Architekt*innen, Ingenieur*innen und Gebäudemanager*innen helfen, leistungsfähigere Gebäude zu planen, bauen und betreiben.
Diesen Ansatz nennen wir Building Lifecycle IntelligenceTM – und er steht im Zentrum unseres Verständnisses von digitalen Zwillingen. Daten werden an einer zentralen Stelle, einer „single source of truth“ gespeichert und stehen allen Projektbeteiligten zur Verfügung. Nur so können Workflows statt Silos entstehen und datenbasierte Einsichten abgeleitet werden.
In einem solchen Szenario verbessern digitale Zwillinge die Transparenz, steigern die Effizienz und ermöglichen datengestützte Entscheidungen. Wichtig ist, dass das virtuelle Abbild eines Assets kontinuierlich mit Echtzeitinformationen des physischen Objekts gefüttert wird, die dessen aktuellen Zustand widerspiegeln. Damit ermöglicht ein Digitaler Zwilling nicht nur exakte Visualisierungen, sondern auch die Gewinnung von Erkenntnissen durch Analysen, Simulationen und Optimierungen.
Nemetscheks neue dTwin Lösung ermöglicht die Harmonisierung von Informationsströmen aus verschiedenen Datenquellen. Die Informationen werden intelligent strukturiert und systemübergreifend verknüpft, und zwar über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg. Dadurch ist es möglich, die Informationen effizient zu verfolgen, zu filtern und abzufragen, was den Entscheidungsträgern zielgerichtete Erkenntnisse liefert. Echtzeit-Dashboards liefern operative Einblicke und vollständige Berichte, die Projektinformationen und Analysen für verschiedene Interessengruppen bereitstellen – von AEC-Dienstleister*innen bis hin zu Betreiber*innen und Eigentümer*innen.
Die Nemetschek Group bietet eine horizontale, offene und cloud-basierte Digital Twin-Plattform. Durch die Zusammenführung von Informationen aus CAD/BIM, IWMS und mehr mit den Echtzeitströmen aus dem Gebäudebetrieb überbrückt der Digitale Zwilling von Nemetschek die Lücke zwischen Planung, Bau und Betrieb und ermöglicht Building Lifecycle Intelligence™ in der Praxis- und bietet so einen echten Mehrwert für alle Stakeholder entlang des Gebäudelebenszyklus.
