Der Digitale Zwilling Bundesfernstraße „ist eine Erweiterung der BIM-Methode im Bauwesen, die besonders während des Betriebs von Bauwerken einen Mehrwert bietet. Der Digitale Zwilling nutzt hierfür die für ihn relevanten Daten aus den BIM-Modellen und ergänzt diese durch weitere, zustandsbeschreibende Daten wie z. B. eingebaute Sensoren, Umfelddaten oder weitere externe Datenbanken“ (DZ Bundesfernstraßen-Rahmendokument, Seite 6). Er „ist eine virtuelle dynamische Repräsentation des realen Systems und seiner Wirkzusammenhänge. Er unterstützt über einen (teil)automatisierten bidirektionalen Daten und Informationsaustausch optimierte Entscheidungsgrundlagen für ein nachhaltiges Management im Lebenszyklus der Infrastruktur“(DZ Bundesfernstraßen-Rahmendokument, Seite 5).

„Auf Grund der aktuell vorherrschenden Herausforderungen – wie der Ressourcenverknappung, des Fachkräftemangels, des Klimawandels oder der voranschreitenden Digitalisierung – stoßen im Verkehrswesen bereits heute viele Prozesse an ihre Grenzen.

Neue Ansätze in den Bereichen Planen, Bauen, Betreiben und Erhalten zeichnen sich heute durch eine erhebliche Komplexität aus und müssen an die Vielfalt unterschiedlicher Infrastrukturanlagen der FStr (freie Strecke, Brücke, Tunnel etc.) sowie kontinuierlich wechselnde Randbedingungen angepasst werden.

Daraus entstehen neue Anforderungen an die angegliederten Auswertemethoden und die Verfügbarkeit der erforderlichen Daten. Die Digitalisierung und Standardisierung bilden die Grundlage für eine effiziente und nachhaltige Entwicklung, Realisierung und Nutzung der Infrastruktur über deren gesamten Lebenszyklus hinweg.

Insbesondere seit der Einführung der Methode Building Information Modeling (BIM) ist eine nahtlose Zusammenarbeit und ein kontinuierlicher Informationsaustausch zwischen den Projektbeteiligten möglich“ (DZ Bundesfernstraßen-Rahmendokument, Seite 4). Während die Pilotierung und Anwendung von BIM bei Bundesfernstraßen sich aktuell überwiegend auf das Planen und Bauen fokussiert, liegt das Augenmerk des Digitalen Zwillings auf dem Erhalten und Betreiben. „Aufbauend auf der verstärkten Nutzung der BIM-Methode gewinnt das Konzept des Digitalen Zwillings zunehmend an Bedeutung für das Infrastrukturmanagement. Durch die Vernetzung verschiedenster Datenquellen und Nutzung von fortschrittlichen Modellen und Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) sollen hochpräzise, digitale Nachbildungen der Infrastruktur entstehen, die über die Zeit mit dem realen System gekoppelt sind.

Digitale Zwillinge sollen dabei unterstützen, die Vergangenheit besser zu verstehen, den Zustand der Infrastruktur über längere Zeiträume zu prüfen (bzw. zu überwachen) und zu bewerten sowie die zukünftigen Veränderungen zu prognostizieren. So soll die Effizienz gesteigert und nachhaltige Ziele besser erreicht werden können“ (DZ Bundesfernstraßen-Rahmendokument, Seite 4).

Die Methode des Digitalen Zwillings ist, wie auch bei BIM, lebenszyklusübergreifend ausgelegt und betrachtet den Lebensweg von Bauwerken ganzheitlich. Ziel des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr ist es, die Potentiale des Digitalen Zwillings zu nutzen.

Unterschied BIM/DZ

Der Unterschied zwischen BIM und dem Digitalen Zwilling beschäftigt derzeit die Beteiligten rund um die Bundesfernstraße. Aus diesem Grund wurde in Zusammenarbeit von Verwaltung, Wissenschaft und weiteren Fachexperten eine Abgrenzung erarbeitet. Diese findet sich hier.

1. Definition

BIM ist eine Methode, die in Planung und Bau von Bauwerken genutzt wird und ein digitales Bauwerksmodell als zentrale Informationsquelle beinhaltet.

“Der Digitale Zwilling [Bundesfernstraße] ist eine Erweiterung der BIM-Methode im Bauwesen, die besonders während des Betriebs von Bauwerken einen Mehrwert bietet. Der Digitale Zwilling nutzt hierfür die für ihn relevanten Daten aus den BIM-Modellen und ergänzt diese durch weitere, zustandsbeschreibende Daten wie z. B. eingebaute Sensoren, Umfelddaten oder weitere externe Datenbanken (siehe Abbildung).“

2. Lebenszyklus-Fokus

BIM: Fokus auf Planen und Bauen bis hin zu Erhalten und Betreiben. Überwiegend aber Planen und Bauen.

Digitaler Zwilling: Fokus auf Erhalten und Betreiben. Kann bereits in Planungs- und Bauphase berücksichtigt/geplant werden.

3. Datenaktualität

BIM: Meist statisches Modell, das nach Fertigstellung des Bauwerks oft nicht weiter gepflegt wird.

Digitaler Zwilling: Dynamisch, wird durch Live-Daten aus Sensoren etc. ständig aktualisiert und hat bidirektionalen Datenaustausch.

4. Zielsetzung

BIM: Koordination, neue Arbeitsmethodik, gemeinsames Arbeiten, Kollisionserkennung, Unterstützung der Planung und Bauablaufplanung…

Digitaler Zwilling: Überwachung, Analyse, Simulation, Vorhersage (z. B. Prädiktive Instandhaltung)…

Kurz gesagt:

BIM ist die methodische und digitale Grundlage, der Digitale Zwilling ist die evolutionäre Erweiterung für das Erhalten und Betreiben.