Eine neue Studie aus der Begleitforschung zum vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen geförderten Programm Modellprojekte Smart Cities (MPSC) zeigt Grenzen, Herausforderungen und Status Quo beim Aufbau von Digitalen Zwillingen.

Bei Digitalen Zwillingen spricht man von drei Komponenten, die miteinander verzahnt sein müssen: Die reale, die virtuelle (digitale) und die soziale Komponente. Quelle: BBSR
Die Studie definiert digitale Zwillinge auch als interaktive Weiterentwicklungen von 3D-Stadtmodellen, die vielfältige Daten zu einem realitätsnahen digitalen Abbild der Stadt bündeln. Sie fasst Grundlagen, Anforderungen und Praxisbeispiele systematisch zusammen. Sie zeigt, dass digitale Zwillinge nicht nur der Visualisierung dienen, sondern vor allem der Simulation von Szenarien: Wie wirkt es sich auf Staus aus, wenn in der Innenstadt flächendeckend Tempo 30 eingeführt wird? An welchen Orten drohen bei Starkregen Überschwemmungen? Und wo lassen sich Bäume pflanzen, um das Stadtklima zu verbessern?
Auf Basis dieser Grundlagen entwerfen die Autorinnen und Autoren ein konzeptionelles Modell für die Entwicklung eines digitalen Zwillings. Ein Leitfaden zeigt einen idealtypischen Ablauf von der Zielsetzung bis zur Umsetzung, erläutert wesentliche Bausteine und gibt Hinweise zum Vorgehen.
Erste Erfahrungen flossen aus dem Verbundprojekt Connected Urban Twins ein, in dem Hamburg, Leipzig und München aktuelle Anwendungsfälle für digitale Zwillinge gemeinsam weiterentwickeln. In Mönchengladbach gibt es einen Prototyp für ein kleines Projektgebiet, in Freiburg sind Geodateninfrastruktur und -management schon Teil des digitalen Zwillings der Stadt. Die Stadt Herrenberg nutzt digitale Zwillinge bereits in der Praxis: Sie simuliert damit den Stadtverkehr, analysiert die räumliche Verteilung von Wetterereignissen oder lässt die Bevölkerung über eine App wahrgenommene Angsträume abbilden.

In der Studie „Digitale Zwillinge – Potenziale in der Stadtentwicklung“ wird gezeigt, dass der Nutzen für eine bessere Stadtentwicklung noch lange nicht ausgeschöpft ist. Quelle: BBSR
„Digitale Zwillinge können einen wertvollen Beitrag zu einer integrierten Stadtentwicklung und einer qualitativ hochwertigen und effizienten Planung leisten“, betont Dr. Vilim Brezina, der die Studie im BBSR wissenschaftlich begleitet hat. „Es ist davon auszugehen, dass sich die Investition in ihren Aufbau aufgrund der immer komplexer werdenden kommunalen Planungsanforderungen bereits kurzfristig auszahlt.“
Die vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) herausgegebene Publikation „Digitale Zwillinge – Potenziale in der Stadtentwicklung“ ist Ergebnis aus der Begleitforschung der Koordinierungs- und Transferstelle (KTS) der Modellprojekte Smart Cities (MPSC). Das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE) und das Fraunhofer-Institut für Arbeitswissenschaft und Organisation (IAO) haben die Studie erarbeitet.
Die Studie zeigt, dass der Einsatz von digitalen Zwillingen in Stadtentwicklungsprozessen bis-her noch nicht weit verbreitet ist“, so das Fazit der Studie. Inwieweit sie Stadtplanungsprozesse beschleunigen können, sei noch nicht qualifiziert beantwortbar. Internationale Fallbeispiele
Digitale Zwillinge sind heute auf Basis einer guten Datengrundlage in der Lage, städtische Anwendungsfälle in einem 2D/3D-Modell abzubilden, zu analysieren und darauf aufbauend Simulationen auszuführen. Die Umsetzung der digitalen Zwillinge in umfassendere Reifegrade und Anwendungsfälle werde Zeit in Anspruch nehmen. „Auch wenn heute schon digitale Abbilder vorhanden sind, bedarf es einer besseren Datengrundlage, um gerade diese Anwendungsfälle effizienter umzusetzen.