LocLab Consulting bringt mit der LocLab Cloud powered by HxDR eine offene Lösung auf den Markt, die Digitale Zwillinge für Viele nutzbar macht.
Building Information Modeling (BIM) und Digitale Zwillinge sind derzeit die wichtigsten Konzepte zur Optimierung des Asset Managements (AM) und Facility Managements (FM). Die Umsetzung dieser Konzepte gilt als nächste Stufe der Digitalisierung. Wie seinerzeit bei BIM gibt es auch bei dem aktuellen Top-Thema der Branche „Digital Twin“ derzeit noch viele Diskussionen rund um ein gemeinsames Verständnis, Definitionen, Standards und Anwendungen. Immer wieder wird diskutiert, was die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von BIM und Digitalen Zwillingen sind. Das Darmstädter Unternehmen LocLab Consulting, das Anfang des Jahres von Hexagon übernommen wurde, beantwortet dies pragmatisch: „Für uns ist der gemeinsame Nenner zwischen einem BIM-Modell und einem Digitalen Zwilling ein objektbasiertes 3D-Vektormodell“, so Dr. Ilka May, CEO des Unternehmens. „Durch den Objektbezug unterscheidet sich das BIM-Modell vom 3D-CAD-Modell und der Digitale Zwilling von der Punktwolke, dem 360° Panoramabild oder dem 3D-Mesh. Der Objektbezug ermöglicht viele Anwendungsfälle wie Simulation, Analyse, Optimierung oder Datenintegration über den gesamten Lebenszyklus von Planung, Bau, Betrieb und Rückbau.“
Beispiel für Digitale Zwillinge von Bahnhöfen. Planungs- und Betriebsphasen haben dabei sehr unterschiedliche Anforderungen an das Datenmanagement. Grafik: LocLab Consulting GmbH
Bei der Unterscheidung hält es LocLab mit der leicht zu vermittelnden Definition nach Michael Grieves und John Vickers (Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems. Springer International Publishing Switzerland 2, 2017) in digitalen Zwillingsprototyp (BIM-Modell) und digitale Zwillingsinstanz (Digital Twin Instance). Beim digitalen Zwillingsprototyp handelt es sich um einen prototypischen Entwurf eines Objektes. Dieser enthält alle nötigen Informationen und Spezifikationen, um eine physische Version des virtuellen Objektes herzustellen. Das digitale Abbild dient hierbei als Vorlage und existiert zeitlich vor dem physischen Objekt. Im Gegensatz dazu ist eine digitale Zwillingsinstanz die virtuelle Repräsentation eines bereits existierenden physischen Objektes, das in einem strukturierten Datenmodell abgebildet wird.
Abseits der eher theoretischen Auseinandersetzung bietet das Darmstädter Unternehmen mit der „LocLab Cloud powered by HxDR“ nun eine Lösung an, die „aus der Praxis für die Praxis entwickelt wurde“, so Dr. Ilka May. Das Unternehmen ist spezialisiert auf die Erstellung von Digitalen Zwillingsinstanzen. Dazu werden die Modelle über ihre Objektstruktur mit datenführenden Systemen der Betreiber verlinkt. Das Geschäftsmodell funktioniert im Prinzip gut, jedoch hat sich eine Lücke aufgetan. „Unsere Kunden haben uns berichtet, dass sie die digitalen 3D-Modelle zwar lieben, aber eine effektive Lösung benötigen, um die Modelle speichern, verwalten, aktualisieren und mit Lieferanten und Partnern teilen zu können“, fasst May jene Ausgangssituation zusammen, die zu der Entscheidung führte, eine Plattform für Digitale Zwillinge zu entwickeln, die im Herbst offiziell vorgestellt werden soll.
Von der Punktwolke bis zur Digital Twin Instance gibt es verschiedene Ausprägungen der 3D-Modellierung.
Grafik: LocLab Consulting GmbH
Lebensraum des Digitalen Zwillings
Mit BIM haben sich auch neue Begriffe im Infrastrukturmanagement etabliert. Etwa die Common Data Environment (CDE), also eine gemeinsame Datenumgebung, auf der während eines Bauprojekts alle Projektdaten auf einer Plattform in einem geregelten und standardisierten Prozess verwaltet und gemeinsam genutzt werden können. Nach Ende des Bauprojekts vor Übergang in den Betrieb gehen auch Daten und Modelle von der CDE in ein Betreibersystem über. Hier beginnt für viele Anlagen- und Bauwerksbetreiber ein Problem, denn, so May, ihre Betriebs- und FM-Systeme sind nicht für 3D-Modelle ausgelegt. Gleiches gelte, wenn direkt aus dem Bestand eine Digitale Zwillingsinstanz generiert wird: „Wohin damit, wie teile ich das, wie halte ich es aktuell und wie sichere ich den Zugang ab?“, fasst May typische Fragestellungen zusammen. Der Bedarf an Integration von Digitalen Zwillingen – egal ob Prototyp oder Instanz – in eine bestehende Systemlandschaft (ERP, CAFM, IoT und DMS), wuchs für LocLab-Kunden also stark.
Hexagon bietet mit HxDR bereits eine cloud- basierte Plattformlösung zur Speicherung und Erfassung raumbezogener Daten an. Zwei Entwicklungsteams von LocLab und Hexagon arbeiten an der Erweiterung von HxDR, die besonders für objektbasierte Vektormodelle ausgelegt ist und eine sichere End-to-End-Lösung für digitale 3D-Zwillinge darstellt. Sie unterstützt Zugriff, Nutzung, Verwaltung, Bearbeitung und Überwachung von digitalen 3D-Zwillingen, kommuniziert mit anderen Plattformen und Systemen und verlinkt die Daten.
Schnittstellen zwischen dem Digitalen Zwilling und anderen Systemen. Derzeit gibt es dazu viele Pilotstudien.
Grafik: LocLab Consulting GmbH
Sie ist zudem eine offene Plattform gegenüber einem Netzwerk von Partnern, die ihre eigenen digitalen 3D-Inhalte hochladen, aktualisieren, darauf zugreifen und sie beliebig teilen können. HxDR unterstützt die vollständige Datenintegration zu bestehenden Systemen über generische Schnittstellen (etwa AM, FM, ERP oder IoT-Daten). Nutzer:innen können von überall auf ihre 3D-Modelle zugreifen. HxDR sorgt auch für die Autorisierung, indem verschiedene Rollen für Zugriffsrechte vergeben werden.
Noch fehlende Integrations-Standards
Aus technischer Sicht ist es wichtig, dass die Daten in standardisierter Form übergeben werden können, sodass Programme, die auf unterschiedlicher Basis laufen, unter den gleichen Voraussetzungen damit arbeiten können. Dies erfordert, dass Objekte im 3D-Modell mit technischen Plätzen, IDs, Objektnamen oder ähnlichem in anderen Datensystemen gemappt werden. „Solange dies ein Vorgang ist, der für jede Integration spezifisch und einmalig durchgeführt und implementiert werden muss, ist eine durchgreifende Skalierung nicht in Sicht“, sagt May. LocLab und Hexagon arbeiten mit einigen führenden Herstellern von ERP-Systemen zusammen, um solche generischen Schnittstellen zu entwickeln und offenzulegen. „Wir machen derzeit einige Pilotstudien zu diesem Thema, etwa mit SAP, die sehr vielversprechend sind“, sagt May.