Digitale Zwillinge von Gebäuden bieten enorme Vorteile für die Bauindustrie. Im Bestand fehlt es aber meist an den notwendigen Daten. Mit der 2023 veröffentlichten SaaS-Digital-Twin-Plattform „dTwin“ von Nemetschek ist es nun möglich, Gebäude auch im Nachhinein vollständig zu digitalisieren. Wie die Plattform funktioniert, demonstriert das Unternehmen an seiner 2000 errichteten Firmenzentrale.
Das Nemetschek-Haus in München hat einen digitalen Zwilling bekommen. „Errichtet“ wurde dieser in „dTwin“, der neuen Cloud-basierten Plattform der Nemetschek Group für die Building Lifecycle Intelligence. Das digitale Abbild des Headquarters demonstriert, wie sich an verschiedenen Orten gespeicherte Daten von Bestandsgebäuden auf einer horizontalen und offenen Plattform sammeln und mit Echtzeit-Informationen anreichern lassen: für kontextbezogene Einblicke über den gesamten Gebäudelebenszyklus hinweg.
In den seltensten Fällen entspricht ein fertiges Gebäude zu 100 Prozent den Originalplänen. Dies muss nicht zwingend an der Qualität des Bauhandwerks liegen, sondern kann die Folge späterer Umbauten sein. Um eine verlässliche Entscheidungsbasis für den weiteren Verlauf der Bauarbeiten, den Gebäudebetrieb sowie die Sanierung zu schaffen, muss ein aktuelles, digitales Gebäudemodell mit den ursprünglichen Plänen vergleichbar gemacht werden. Angereichert mit Echtzeit-Daten, entsteht aus einem Abbild der gebauten Realität ein Digitaler Zwilling. In anderen Branchen wie der Fertigungsindustrie oder im Automotive-Bereich verbessern solche virtuellen Abbilder realer Systeme seit einigen Jahren die Planung, Ausführung, Qualität und Sicherheit.
In der Bauindustrie erschwerte bislang die traditionell heterogene Datenlandschaft dieses lohnende Unterfangen. Über den Gebäudelebenszyklus fallen 2D- oder 3D-Skizzen, Bildaufnahmen, BIM-Modelle, Sensordaten und vieles mehr an – meist isoliert in den jeweiligen Projektphasen. Die Folge solcher Datensilos sind hohe Kosten, schleppende Bauprojekte, Qualitätsmängel sowie Ineffizienzen im Gebäudebetrieb.
Die neue Plattform von Nemetschek ermöglicht einen 360°-Blick auf Gebäude – über alle Lifecycle-Phasen und Datenquellen hinweg. Möglich machen dies offene API-Schnittstellen, über die alle relevanten Informationen aus IWMS, CAD/BIM sowie Echtzeitdaten aus Gebäudeautomationssystemen importiert werden können. So schlägt das Programm eine Brücke zwischen der Planungsphase, der Bauphase und dem Gebäudebetrieb – für durchgängige Transparenz und datengesteuerte Entscheidungen, die sowohl ökonomisch wie ökologisch am sinnvollsten sind.
Wie aus unterschiedlichen Daten-Inputs ein lebender digitaler Zwilling entsteht und wie dieser das Gebäudemanagement auf ein neues Niveau hebt, lässt sich am Beispiel des Nemetschek-Hauses in München zeigen.
Von der Punktwolke zum lebenden Modell
Wenn es um heterogene Gebäudedaten geht, ist der Unternehmenssitz der Nemetschek Group in München keine Ausnahme. Das im Jahr 2000 errichtete Gebäude am Konrad-Zuse-Platz beherbergt auf vier Stockwerken und 20.000 Quadratmetern neben der Firmenzentrale des MDAX-Konzerns auch mehrere Marken der Nemetschek Group sowie externe Mietparteien.
Neben Plänen aus der ursprünglichen Bauphase lagen dem Nemetschek-Team zu Beginn des Digitalisierungsprojekts Skizzen aus dem Umbau sowie vereinzelte BIM-Modelle aus der jüngsten Renovierung vor. Im ersten Schritt galt es, diese Datenvielfalt in den Kontext der gebauten Realität zu bringen.
Dazu setzte die Nemetschek Group gemeinsam mit dem Servicepartner BIM-Services auf eine Kombination zweier Scanverfahren: einen hochpräzisen terrestrischen Laserscanner, kombiniert mit einem mobilen Scanner für 360°-Panoramaaufnahmen des Gebäudes. Auf diese Weise entstanden insgesamt rund 13.000 Aufnahmen und knapp 100 Gigabyte an Punktwolken-Daten – das Baumaterial für den digitalen Zwilling. Zumindest für das Erfassen der Panoramaaufnahmen kann dazu in der Praxis auch ein Smartphone oder Tablet als mobiler Scanner genutzt werden.
Dieser Input wurde mit historischen BIM-Modellen gematcht, um ein aktuelles, virtuell begehbares 3D-Abbild des Nemetschek Hauses zu schaffen. Das 3D-Modell besteht aus mehreren Layern, zwischen denen User über die intuitive Oberfläche der Software bequem wechseln können: einer 3D-Punktwolke, 360°-Panorama-Aufnahmen sowie dem aktuellen BIM-Modell. In „dTwin“ lassen sich Points of Interest wie Aufzüge sowie Quellen von Echtzeit-Daten intuitiv platzieren und einzelnen Räumen zuordnen.
Echtzeit-Analysen jedes einzelnen Raums
Sein volles Potenzial entfaltet ein digitaler Zwilling im Zusammentreffen von architektonischen Informationen und Echtzeit-Daten aus dem Gebäudebetrieb. Die Nemetschek Group analysiert an ihrem Headquarter die Raumbelegung und erfasst mit IoT-Sensoren laufend Qualitätsparameter wie die Raumtemperatur, die Luftfeuchtigkeit und den CO2-Gehalt. Alle diese Sensordaten werden kontextbezogen in den digitalen Zwilling integriert und ermöglichen Echtzeit-Analysen jedes einzelnen Raums. Mittels 3D-Geodaten von Google wird das Gebäude außerdem in den Kontext der Stadtumgebung gesetzt.
Die verschiedenen Modell-Layer sind nur ein Ausschnitt aus dem Funktionsumfang von „dTwin“. Mit wenigen Mausklicks gelangen Gebäudebetreibende an genau die Information, die sie als Entscheidungsgrundlage benötigen – ob als Visualisierung oder in Form von tabellarischen Objekt-Bibliotheken, die sich filtern, durchsuchen und exportieren lassen. Ist im Foyer wieder die Klimaanlage ausgefallen? Dies erkennen Asset Manager in einer Heatmap auf einen Blick. Dazu müssen sie nicht einmal vor Ort sein: In der Software lassen sich personalisierte Benachrichtigungen programmieren, beispielsweise via E-Mail oder SMS.
Dank zahlreicher Schnittstellen zu verschiedenen AEC/O-Lösungen (Architecture, Engineering, Construction/Operations) führt die neue Software als Single Source of Truth die Informationen aus dem gesamten Gebäudelebenszyklus übersichtlich auf einer zentralen Plattform zusammen. Diese dynamische Datenbasis gewährleistet die Interoperabilität verschiedener Systeme und schafft Mehrwerte im gesamten Gebäudelebenszyklus.
In der Planungsphase sorgt der digitale Zwilling als gemeinsame Informationsquelle aller Beteiligten für reibungslose Workflows ohne Datenverluste. Während der Bauphase lassen sich alle relevanten Daten und Informationen lückenlos zusammenführen, um beispielsweise den Gebäudefortschritt nachzuverfolgen und das Gebäude mit vollständigen Daten an die Betreibenden zu übergeben. Im Gebäudebetrieb wiederum versetzt das interaktive Modell Asset Manager in die Lage, sich rasch im Gebäude zu orientieren und Entscheidungen auf realistischen Echtzeit-Daten zu begründen. Diese objektive, stets aktuelle Entscheidungsbasis kommt auch den Entscheidern bei der Sanierung oder beim Rückbau zugute. Sie wissen auf den Zentimeter genau, wo im Gebäude sich welcher Point of Interest befindet – keine Selbstverständlichkeit in der Bauindustrie. Weitere Informationen >>>