Dr. Matthias Berg vom Fraunhofer IESE über Digitale Zwillinge, Know-how-Transfer und die richtige Terminologie für die Digitalisierung der Verwaltung.
Wo stehen Städte und Kommunen im Bereich Smart City und Digitale Zwillinge im Vergleich zu anderen Fachgebieten?
Dr. Matthias Berg ist promovierter Sozialwissenschaftler und ist am Fraunhofer Institut für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern tätig. Dort leitet er seit 2022 die Abteilung Smart City Design (SCD). Für ihn ist die sozialwissenschaftliche Begleitforschung der Digitalen Zwillinge sehr wichtig, da die Technologien nicht im luftleeren Raum existieren, sondern sich auf Verwaltung als Organisation, Stadtöffentlichkeit und schließlich den Raum und die Gesellschaft insgesamt auswirken. Quelle: Fraunhofer IESE
Berg: In Bereichen wie der Konstruktion und der Industrie 4.0 sind Digitale Zwillinge schon etwas länger und breiter im Einsatz als bei Kommunen. Doch zurzeit steigt das Interesse an ihnen losgelöst von der fachlichen Verwendung – in der Medizin, Biotechnologie oder der Baubranche. Auch im kommunalen Kontext hat der Digitale Zwilling merklich an Konjunktur gewonnen. Ein paar Leuchtturmprojekte gibt es bereits, insbesondere im Kontext der Modellprojekte Smart Cities – ein perfekter Indikator, dass wir genau jetzt damit anfangen müssen, diese Technologie in die Breite zu bringen. Aber bis wir eine große Verbreitung Digitaler Zwillinge für Kommunen haben, ist es noch ein langer Weg. Dabei wird es massiv helfen, sich die Anwendungen des Digitalen Zwillings in anderen Sektoren wie der Produktion anzuschauen und aus diesen zu lernen.
Was könnten Kommunen denn aus dem Einsatz des Digitalen Zwillings in der Produktion lernen?
Wie kann man intersektorielles Lernen voranbringen?
Hierbei fällt schnell die Floskel „redet miteinander“, aber sie hat im kommunalen Kontext durchaus ihre Berechtigung. Um es jedoch etwas konkreter zu machen, wäre ein möglicher Ansatz, dass eine Kommune und ihre Stadtwerke zusammen eine Datenstrategie entwickeln. Also zunächst gemeinsame Ziele und Aufgaben festzulegen, gerne explizit in den Bereichen, wo eine integrierte Zusammenarbeit bereits absehbar ist, zum Beispiel in der kommunalen Wärmeplanung. Und vielleicht gibt das dann den Anstoß, weitere Potenzialbereiche zu suchen, sodass man Technologien wie Urbane Datenplattformen und Urbane Zwillinge dann auch gemeinsam angeht. Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass man alle Daten direkt miteinander teilt, hier sind feingranulare Zugriffsteuerungen möglich.
Kann man den Nutzen von Digitalen Zwillingen messen?
Allgemein ist die Messung von Smart-City-Maßnahmen kein Leichtes. Die Stadt ist ein komplexes System mit einer enormen Menge an Einflussfaktoren. Schlussendlich geht es um die Erhöhung der Nachhaltigkeit und die Verbesserung der Lebensqualität, was beides nicht leicht nachzuweisen ist. Nichtsdestotrotz ist es natürlich möglich und sogar unbedingt notwendig, Effekte zu messen. Wie bei allen digitalen Technologien muss zunächst die Frage beantwortet werden, ob eine entwickelte Anwendung tatsächlich und produktiv von den relevanten Zielgruppen genutzt wird. Das sind im Falle des Urbanen Digitalen Zwillings die städtischen Angestellten verschiedener Fachabteilungen, können aber auch Bürger:innen sein. Dann kann man prüfen, ob Effizienzsteigerungen zu verzeichnen sind – ob zum Beispiel Daten für Analysen und Simulationen problemloser verfügbar sind als vorher oder Planungsprozesse mit einem Digitalen Zwilling schneller umgesetzt werden. Schließlich geht mit einem Digitalen Zwilling auch das Versprechen der Qualitätssteigerung einher. Bessere Steuerung und Planung sollte zu besseren Ergebnissen führen. Dass der Verkehr besser fließt, Unfallzahlen sinken oder der Anteil erneuerbarer Energien steigt, lässt sich aus Kennzahlen ableiten. Ob sich ein Neubau besser in die Umgebung einfügt als der Alternativentwurf des Gebäudes, mag dann vielleicht wieder eine subjektivere Angelegenheit sein. Wenn im Vorfeld dazu eine rege Öffentlichkeitsbeteiligung im Digitalen Zwilling stattgefunden hat, ist dies auf jeden Fall ein positives Zeichen.
Inzwischen spricht man von Geobasis-Zwillingen oder Fachzwillingen. Übertreibt man da nicht mit der Terminologie?
Über die Terminologie kann man sich vortrefflich streiten, denn ab wann nennt man überhaupt ein digitales Tool einen Urbanen Digitalen Zwilling? Hier gibt es in etwa so viele Definitionen wie Umsetzungsprojekte. Aber schlussendlich legen viele Kommunen den Begriff niedrigschwellig aus. Wenn sie ein 3D-Modell der Stadt haben, dann ist das für sie der Digitale Zwilling. Damit haben sie natürlich nur einen Bruchteil des technologischen Potenzials ausgeschöpft und es ist wichtig, dass Akteure verstehen: Hiermit geht es überhaupt erst los. Dabei kann eine differenzierte Terminologie vom Klimazwilling, Energiezwilling oder Verkehrszwilling wiederum hilfreich sein. Begriffliche Klarheit schafft übrigens auch die DIN SPEC 91607 „Digitale Zwillinge für Städte und Kommunen“.
Arbeiten Stadt, Stadtwerke und andere Fachakteure im Bereich Energie ausreichend zusammen?
Bislang leider noch viel zu selten. Es gibt zwar vereinzelte Initiativen, aber systematisch oder gar flächendeckend findet so eine Zusammenarbeit noch nicht statt. Dabei ist es eigentlich zwingend notwendig, dass man diesen Schritt geht. Denn wenn eine Stadt beispielsweise thematische Ebenen zu Energie oder Wasser in ihrem Digitalen Zwilling ergänzen möchte, wären Stadtwerke geradezu prädestiniert, die dafür notwendigen Daten, die sie sowieso erfassen, mit der Stadt zu teilen – oder den Digitalen Zwilling gar gemeinsam zu betreiben.
Können kleinere Städte oder Regionen von den Leitprojekten lernen und Erfahrungen transferieren?
Ich glaube, das ist sogar der Kern bei der kommunalen Digitalisierung, sodass wir die Lücken im Kompetenzprofil von Kommunen und damit schlussendlich die Unterschiede in der Lebensqualität nicht wesentlich vergrößern. Das bedeutet, dass „schwächere“ Regionen unbedingt nachziehen müssen. Die Verantwortung dafür tragen die Kommunen allerdings nicht allein. Stattdessen braucht es ergänzend zentralisierte Strukturen auf Kreis-, Landes- oder Bundesebene, die solche Transfer- und Lernprozesse vereinheitlichen und beschleunigen, wie etwa TwinBy in Bayern. Auch aus den Connected Urban Twins heraus werden Projektergebnisse in andere kommunale Strukturen transferiert. Beispielsweise wird das Digitale Partizipationssystem DIPAS aus Hamburg als Open-Source-Software bereitgestellt. Alternativ wird es auf dem Marktplatz Deutschland.Digital als Software as a Service angeboten.
Wie erreicht man mehr Interoperabilität?
Einen grundsätzlichen Weg zeigen die bereits genannten Projekte und Beispiele auf: Gerade öffentlich geförderte Maßnahmen setzen heute größtenteils auf Open Source entwickelte Software. Theoretisch garantiert das zwar nicht automatisch Interoperabilität, in der Praxis orientiert man sich bei der Umsetzung dann aber zumeist an Standards und offenen Schnittstellen – insbesondere, wenn es sich um Lösungen handelt, die gemeinschaftlich entwickelt werden. Natürlich können und sollten sich proprietäre Zwillinge ebenfalls an Standards orientieren und ihre Schnittstellen freigeben. Unabhängig vom verwendeten Digitalen Zwilling selbst, ist die Interoperabilität der Daten grundlegend. Auch hier sollte man sich an Standards orientieren, damit die strukturelle und bedeutungsbezogene Konsistenz sichergestellt ist.
Wandert die Führung der Fachdaten bei Konzepten des DZ zunehmend von den Fachämtern hin zu den zentralen Plattformen?
Ja und nein – die Kompetenz für Fachdaten muss weiterhin in den Fachbereichen angesiedelt sein. Allerdings ist es sinnvoll, die Daten der verschiedenen Fachämter an einem zentralen Ort wie einer Urbanen Datenplattform zusammenzuführen beziehungsweise zugänglich zu machen. Das bedeutet nicht, dass eine Fachabteilung Kompetenzen oder Zuständigkeiten abgibt. Die Daten selbst verbleiben sogar häufig in deren Hoheit und werden lediglich an die Datenplattform angebunden und darüber verfügbar gemacht. Die dafür notwendigen Prozesse, Standards und Infrastrukturen werden aber zentralisiert gesteuert. Und hier liegt dann sinnvollerweise auch die Kompetenz für den Betrieb eines Digitalen Zwillings.