Digitale Zwillinge revolutionieren den Wasserbau
ArcGIS Online Karte: Planung eines Anlegers im Kontext unterschiedlicher Schutzgüter. Grafik: Inros Lackner
Durch die Integration von Building Information Modeling (BIM) und Geographical Information Systems (GIS) lässt sich die Bauplanung von Wasserbauprojekten digital visualisieren, umweltrelevante und sozio-demographische Daten können effektiv in den Planungsprozess integriert werden. Dies fördert eine transparente Kommunikation mit allen Projektbeteiligten und gewährleistet eine stetige Einbindung von Umweltaspekten und Betroffenheiten der infrastrukturellen Veränderungen.
Die Herausforderungen im Wasserbau sind groß – besonders dort, wo strenge Umweltschutzauflagen die Projekte beeinflussen. Vom Boden, den Gewässern und der biologischen Vielfalt bis hin zur menschlichen Gesundheit und dem kulturellen Erbe sind im Wasserbau diese Schutzgüter bei der Planung zu berücksichtigen, die sich in reinen CAD/BIM Anwendungen nur schwierig darstellen und erfassen lassen. Der Wasserbau liefert Vorhabens- und Entwicklungsplanungen, die zum Teil Genehmigungszeiträume von bis zu zehn Jahre und mehr benötigen. Grund dafür: es gibt viele Fragestellungen, die für den Wasserbau beantwortet werden müssen – gerade auch in Hinsicht auf Naturschutz- und Umweltaspekte. Zu Recht! Aber: viele Beteiligte mit unterschiedlichsten Wissensständen und Perspektiven müssen hier auf einen Nenner kommen. Die Auswirkungen müssen dargestellt werden bevor mit baulichen Veränderungen gestartet werden kann – hier hilft möglichst klar und transparent die Planungen und Auswirkungen visuell aufzubereiten.
Das Planungsbüro Inros Lackner mit 750 Mitarbeitenden weltweit, setzt deshalb auf eine Kombination von BIM und GIS. Mit digitalen Zwillingen in ArcGIS lassen sich die essenziellen Kontextfaktoren erfassen und darstellen. Im Kontext des Wasserbaus repräsentiert der digitale Zwilling nicht nur die physikalischen und funktionalen Eigenschaften einer Wasserbauanlage und seiner Umgebung, sondern integriert auch dynamische Daten aus der Betriebsphase. Dies ermöglicht es, sowohl den aktuellen Zustand des Objekts zu überwachen als auch zukünftige Zustände zu simulieren und vorherzusagen. Die Erfahrung zeigt, dass sich gerade in diesem Bereich die umfassende Abbildung und Modellierung lohnt. Die Anforderungen und Auswirkungen eines Vorhabens hinsichtlich dessen Einflusses auf die vorhandene Flora- und Fauna-Habitate und der bebauten Umgebung lassen sich so leichter kommunizieren.
Digitale Zwillinge als Kommunikationsbrücke
Ein kleiner Effekt mit großer Wirkung: das Visualisieren im Kontext der Umgebung hat auf die tägliche Arbeit und vor allem Zusammenarbeit mit Stakeholdern eine positive Wirkung: klare, verständliche Kommunikation von komplexen Bauvorhaben bedarf visueller Information. Digitale Zwillinge bauen Brücken: sie ermöglichen es, Bauvorhaben virtuell in ihre künftige Umgebung zu setzen. Dies vereinfacht den Zugang und das Verständnis für alle Beteiligten erheblich. Durch die visuelle und interaktive Aufbereitung der Planungsdaten werden auch Bürger und Genehmigungsbeteiligte in die Lage versetzt, komplexe Sachverhalte zu verstehen und aktiv am Planungsprozess teilzunehmen. Diese partizipative Herangehensweise ist besonders wichtig, da sie zu einer breiteren Akzeptanz von Bauvorhaben beiträgt. Projekte lassen sich dadurch aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten und spezielle Fragestellungen und Bedürfnisse können beleuchtet werden.
ArcGIS Online Szene: In die Stadtumgebung eingebundenes dreidimensionales BIM-Modell eines geplanten Neubaus. Grafik: Inros Lackner
BIM konzentriert sich auf das Bauvorhaben, GIS liefert den Kontext
Die Infrastrukturzwillinge und die ArcGIS Online-Plattform haben den Prozess für Inros Lackner deutlich verbessert. Denn: BIM konzentriert sich auf das einzelne Bauvorhaben, der eigentliche Kontext wird durch GIS erzeugt: besonders für Änderungszyklen Variantenuntersuchungen und der Sicherstellung der Genehmigungsfähigkeit eines Vorhabens ist der Kontext unvermeidlich. Man befürwortet die Integration der Daten, die durch die Schnittstellen zwischen GIS und BIM erleichtert wird. Der Cloudzugang sichert, dass alle Parteien zu jeder Zeit den gleichen Wissenstand haben. Zudem ist der Prozess einfach replizierbar – damit lässt sich viel Zeit einsparen. Das ArcGIS Online ist auf diese Anwendungen ausgerichtet. Datenbearbeitung, Datenerfassung im Feld, Visualisierung, die Einbindung von BIM- und CAD-Daten und das Teilen von Projektinhalten auch in informationskritischem Kontext ist damit deutlich leichter als mit dem Open-Source Vorgänger.
ArcGIS Online WebApp: Zusammenstellung von planungsrelevanten Grundlagendaten. Grafik: Inros Lackner
ArcGIS als Kommunikationsplattform nutzen
Allein durch diesen Aspekt helfen digitale Zwillinge Planungsprozesse effizienter zu gestalten. Entscheidende Umweltaspekte und Genehmigungsaspekte eines Vorhabens können frühzeitig in die Planung integriert werden. Dies führt zu einer beschleunigten Bearbeitung und einer Reduktion von Planungs-, Bau- und Genehmigungszeiten. Wir nutzten ArcGIS somit nicht nur als Planungstool, sondern hauptsächlich als Plattform für die Kommunikation zwischen den Vorhabenbeteiligten und Genehmigungsbehörden.
Tipps für eine gelingende Umsetzung
“Wir sehen den Nutzen in der Planung.” Als privates Unternehmen sind Langzeitvorteile von Digitalisierungsvorhaben durch BIM und GIS wichtig, aber die Vorteile müssen sich direkt in ihrer Anwendung bewährt machen. Das ist im Wasserbau mit digitalen Zwillingen der Fall. Aus der Erfahrung der letzten Jahre, hier ein paar Tipps für die erfolgreiche Umsetzung:
1. Start mit einer klaren Vision und schrittweisen Zielen: Der Einsatz digitaler Zwillinge sollte mit einer klaren Vorstellung davon beginnen, was erreicht werden soll. Definieren Sie spezifische, messbare Ziele, die sich auf die wichtigsten Herausforderungen und Chancen Ihres Projekts konzentrieren. Ein schrittweiser Ansatz hilft dabei, frühzeitig Erfolge zu erzielen und das Konzept nach und nach zu erweitern. Beginnen Sie mit einem Pilotprojekt, das potenzielle schnelle Erfolge zeigt und erweitern Sie die Technologie schrittweise auf andere Bereiche. Dies ermöglicht es, wertvolle Erfahrungen zu sammeln und die Strategie entsprechend anzupassen.
2. Förderung von Akzeptanz und Zusammenarbeit: Digitale Zwillinge führen zu einer Veränderung traditioneller Arbeitsweisen. Es ist wichtig, dass alle Beteiligten – von Ingenieuren über Projektmanager bis hin zu Stakeholdern – die Vorteile verstehen und die neue Technologie annehmen. Investieren Sie in Schulungen und Workshops, um Fähigkeiten zu vermitteln und Bedenken auszuräumen. Die Förderung einer Kultur der Zusammenarbeit und des offenen Austauschs ist wesentlich, damit Teams effektiv mit digitalen Zwillingen arbeiten können. Einbindung und transparente Kommunikation sind Schlüssel, um Widerstände zu minimieren und die Teammitglieder zu befähigen, die volle Leistungsfähigkeit der Technologie zu nutzen. Hier bietet Esri passende Abstufungen der Usability und Komplexität: von der einfachen Datenerfassungs-App für den Polier bis hin zum Projektdashboard für das Management.
3. Richtige Prioritäten bei der Softwareauswahl: Bei der Auswahl der richtigen Software für digitale Zwillinge ist es entscheidend nicht nur auf Funktionalitäten wie ansprechende Darstellungs- und Bearbeitungsoptionen zu achten, sondern vor allem auf die Konnektivität, der Kompatibilität und der Benutzerfreundlichkeit der Systeme zu achten. Software, die sich nahtlos in vorhandene Systeme integrieren lässt, minimiert den Aufwand für Datenintegration und -management erheblich.
Fazit
Digitale Zwillinge transformieren den Wasserbau grundlegend, sind aber auch im übergreifenden Infrastrukturbau unerlässlich. Sie bieten nicht nur die Möglichkeit, Projekte effizienter und genauer zu planen und zu realisieren, sondern auch den Betrieb und die Instandhaltung von Wasserbauwerken nachhaltig zu verbessern. Die Herausforderungen bei der Implementierung und Nutzung dieser fortschrittlichen Technologie sind zwar nicht unerheblich, die etablierte Plattform vom Softwarehersteller Esri übernimmt aber viele Aspekte in Hinsicht auf Skalierbarkeit, Hosting, Datenschutz und Architektur. Damit ermöglicht sie es den Nutzern, sich auf ihre Ingenieursdienstleistungen und das Gelingen ihrer Projekte zu fokussieren. Angesichts der globalen Notwendigkeit, Infrastrukturprojekte nachhaltiger und effizienter zu gestalten, wird die Bedeutung digitaler Zwillinge in den kommenden Jahren zweifellos weiter zunehmen.
Von Torsten Retzlaff, Geschäftsführender Direktor & Marec Philipp Durgut, Projektingenieur bei Inros Lackner
