Vernetzte Gebäude durch künstliche Intelligenz
Building Automation

Branchenübergreifender Game-Changer: Wie der digitale Zwilling den Gebäudebetrieb revolutioniert

Digitalisierungstreiber wie das Internet of Things, Künstliche Intelligenz, 5G, smarte Sensorik und Digital Twins sind längst auch in der Gebäudeautomation angekommen. Dass diese Treibertechnologien keine vorübergehenden Begleiterscheinungen der Pandemie und Energiekrise sind, haben sie nicht zuletzt ihrem branchenübergreifenden Optimierungspotenzial zu verdanken. Insbesondere der digitale Gebäudezwilling bildet inzwischen die smarte Grundlage für Neubauten, aber auch für die Digitalisierung von Bestandsgebäuden.

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Der digitale Zwilling birgt enormes Optimierungspotenzial über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes. Die Technologie des Digital Twins wird damit immer mehr zu einem Game-Changer in den Bereichen Smart Buildings und Smart Cities, denn in der Planung von Neubauten und im Betrieb von Bestandsgebäuden sorgt die Implementierung für mehr Nachhaltigkeit, höhere Effizienz und erhebliche Kosteneinsparungen.

Definition und Funktionsweise

Das verstehen wir unter einem Digital Twin

Ein digitaler Zwilling ist, wie sein Name schon sagt, ein digitales Abbild von materiellen oder immateriellen Objekten. Digital Twins gibt es aber auch von Prozessen oder Dienstleistungen. In der Fertigung zum Beispiel sind digitale Abbilder von Maschinen über ihren gesamten Lebenszyklus ein etabliertes Verfahren und ermöglichen eine effizientere, flexiblere und schnellere Produktion. Im Bauwesen und in der smarten Gebäudeverwaltung ist der digitale Zwilling der Grundstein für automatisierte Prozesse, Energieeinsparungen und vorausschauen Wartung (Predicitive Maintenance).

Egal ob im Gebäudebetrieb oder innerhalb der Produktionslinie, das Konzept ist immer das gleiche: Für die Implementierung eines digitalen Zwillings werden mithilfe von IoT-Produkten und -Plattformen große Mengen an Daten des physikalischen Zwillings gesammelt und anschließend anschaulich, herstellerneutral und einheitlich aufbereitet. Nutzer:innen können anhand der Datengrundlage das virtuelle Modell für Simulationen verwenden, Funktionsfehler finden und beheben sowie auch Voraussagen über zukünftiges Verhalten ableiten. Die wertvollen Erkenntnisse aus der digitalen Welt lassen sich dann eins-zu-eins auf das reale Objekt übertragen.

Digitale Zwillinge sind inzwischen wichtige Beschleuniger der Digitalisierung. Durch die maximale Daten-Transparenz lassen sich die Vernetzung und die Kommunikation von IoT-Produkten untereinander und damit IoT-Strukturen insgesamt optimieren.

 

Weitere Anwendungsbereiche

Nicht nur in der Industrie und im Gebäudebetrieb kommen digitale Simulationen zum Einsatz. Digital Twins sind in allen Branchen und Industriezweigen denkbar. Sie kommen unter anderem auch in der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie zum Einsatz. Im Einzelhandel unterstützen sie bei der Optimierung der Lieferketten. Marktforscher erwarten zudem digitale Zwillinge der Kunden, die Vertriebsgesellschaften bei der Planung der Verkaufsstrategie und der Marketingkampagnen nutzen könnten.

Weitere Felder

Die Vorteile des digitalen Zwillings für den Gebäudebetrieb

Einer der wichtigsten Vorteile bei der Arbeit mit einem Digital Twin ist die verbesserte Entscheidungsfindung. Handlungsempfehlungen, die Nutzer:innen aus der zugrundliegenden Datenerfassung (Sensorik) ableiten, lassen sich durch Rückkopplung (Aktorik) einfach und automatisiert auf den physischen Zwilling anwenden. Die Erkenntnisse für die Praxis und die frühe Fehlererkennung bringen Gebäudeeigentümer:innen Kosteneinsparungen, verhindern Ausfallzeiten und unnötige Wartungen und helfen dabei, den Energiefluss und die Raumnutzung zu optimieren. Gebäudebetreiber:innen können die Strukturen in Echtzeit überwachen und steuern. Das macht auch automatisierte Dienstleistungsprozesse im Facility Management möglich, was in Wohngebäuden letztendlich zu einem höheren Komfort für Mieter:innen und Eigentümer:innen führt. Die zukunftsweisende Technologie des digitalen Abbilds eines Gebäudes ermöglicht die Vernetzung von komplexen Gebäudestrukturen in Zweckbauten, eröffnet aber auch ganz neue Wege in der Gebäudeoptimierung. Sie legt beispielsweise den Grundstein für Anwendungen des unterstützten Wohnens im Alter.

Neubauten können durch die Technologie des digitalen Zwillings nicht nur beschleunigt werden, es lassen sich zudem bereits im Vorfeld der voraussichtliche CO2-Fußabdruck und die Energieeffizienz eines Gebäudes berechnen. Optimierungen im Bauprozess können ebenfalls bereits während der Planungsphase aufgedeckt und umgesetzt werden, die Trial-and-Error-Phase wird hinfällig.

Egal ob bei Neubauten oder bei der Optimierung von Bestandsobjekten – alle Projektbeteiligten können zu jeder Zeit die gleichen Daten abrufen und mit ihnen arbeiten. Die Projektorganisation und -kommunikation kann dadurch deutlich effizienter gestaltet werden.

Voraussetzungen für die optimale Nutzung des Digital Twins

Damit der digitale Zwilling zu einem wichtigen Motor in der Gebäudeentwicklung und -optimierung werden kann, ist immer die gleiche Grundlage vonnöten: Eine solide und qualitativ hochwertige Datenstruktur. Die Datenhoheit muss klar definiert und die Schnittstellen standardisiert sein. Natürlich müssen auch die Nutzer:innen entsprechend geschult sein, zwischen den zwei Welten zu agieren und die IoT-Prozesse sowie die Datenerhebung kontinuierlich zu begleiten und weiterzuentwickeln.

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CEO und Co-Founder der aedifion GmbH Johannes Fütterer

Johannes Fütterer

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