Als Teil des Forschungsprojektes mdfBIM+ möchte customQuake mit vier weiteren Experten-Parteien die Generierung und Nutzung von digitalen Modellen von Bestandsbrücken vorantreiben.
mdfBIM+ wird im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND mit einem Projektvolumen von insgesamt 3.295.836 Euro durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert.
Virtuelle Welten in den Arbeitsalltag von Menschen zu integrieren ist ein unausweichlicher Trend der Zukunft geworden: Digitale Zwillinge von Brücken konnten sich bereits im Ingenieurwesen etablieren, die Erkennung von Schäden und die Behebung dieser können so ressourcenschonend optimiert werden.
Unter dem Projekt mdfBIM+, das bereits 2021 ins Leben gerufen worden ist, haben wir uns der Herausforderung gestellt, die bisherigen Standards im Instandhaltungsmanagement von Bauwerken weiter zu optimieren.
Doch wie lassen sich Digitale Zwillinge noch effektiver nutzen? Realistisches Brückenmanagement benötigt einen ständigen Austausch von verschiedenen Akteuren, bei dem es oft nötig ist, dass sich alle Parteien zusammen an einem Ort einfinden. Ein für alle einsehbarer Digitaler Zwilling kann hier permanente Schadensüberwachung vereinfachen und durch eine intuitive Informationsarchitektur Sensor-Meldungen leicht verständlich direkt für jedermann einsehbar machen.
Um Schäden einer Brücke zu beheben, benötigt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Fachkräften, die sich an der Beurteilung, Planung und Behebung dieser beteiligen. Instandhaltungsmanagement fordert also einen nicht geringen Teil an Zeit- und Terminmanagement der beteiligten Parteien. Die Herausforderung bestand also nun darin, die virtuelle Umgebung des Digitalen Zwillings, sowie sämtliche Geometrie- und Attributdaten ortsunabhängig in einem immersiven Meetingraum nutzen zu können.
Das Projektteam arbeitete auf der Basis von bereits genutzten Techniken in der Brückenarchitektur und Extended Reality (XR), wodurch sich drei Grundpfeiler herausgebildet haben, die die Anwendung des Projektes vereinen sollte.
Um ein immersives Nutzererlebnis schaffen zu können, mit dem die TeilnehmerInnen in Echtzeit arbeiten können, muss die Kohärenz zwischen der virtuellen Umgebung und der Realität abgestimmt sein. Eine technische Herausforderung dabei war die Synchronisation des Meetings für verschiedene Geräte (VR/AR/Desktop).
Gesichert wurde dies durch das sogenannte “World Locking Toolkit", das durch QR-Codes am Objekt ein Netz an Referenzpunkten in der virtuellen Umgebung spannt, sodass die Kohärenz der Ansicht auch mit verschiedenen Geräten im immersiven Meeting vorausgesetzt werden kann.
Digital zu arbeiten und Meetings durch Videokonferenzen abzuhalten ist keine Besonderheit mehr: Die digitale Kommunikation über Schrift und Sprache gehört für die meisten Berufe zum Alltag. Gerade im Instandhaltungsmanagement von Brücken ist es jedoch zeitaufwendig und ggf. auch fehleranfällig, sich verbal im Team über Kontexte von in Kenntnis zu setzen.
Das immersive Meeting innerhalb der Umgebung eines Digitalen Zwillings ermöglicht nun auch nonverbale Kommunikation. Dadurch, dass die TeilnehmerInnen einen eigenen Avatar erhalten, der auch für die anderen Parteien sichtbar ist, können Fehler direkt am Digitalen Zwilling innerhalb des Meetings gezeigt werden. Die Modelle sind durch “Building-Information-Modeling” (BIM) entstanden, wodurch sichergestellt werden kann, dass alle TeilnehmerInnen die gleiche Datenbasis des Digitalen Zwillings haben.
Die XR-Umgebung ist mit einer Common Data Environment (CDE) verbunden. Neue Informationen gelangen so automatisch in die CDE und sind einsehbar für alle weiteren MitarbeiterInnen. Die BIM-Methodik auf Basis der BCF-Schnittstelle zur CDE hat zudem den Vorteil, dass im Meeting gefundene Informationen einfach im Modell festgehalten werden können und so automatisch der neueste Stand des Modells für jeden verfügbar ist.
Mehr Informationen über das technische Vorgehen sind im wissenschaftlich anerkannten Artikel zu finden.
Mit den immersiven Besprechungen haben customQuake, das ICoM (Institut für Baumanagement, Digitales Bauen und Robotik im Bauwesen, RWTH Aachen) und das IMB (Institut für Massivbau, TU Dresden) ein funktionierendes Konzept vorgestellt, dass das effektive Instandhaltungsmanagement von Brücken weiter vorantreibt. Den daraus entstandenen wissenschaftlichen Artikel durfte customQuake auf der Eurostruct 2023 (2nd Conference of the European Association on Quality Control of Bridges and Structures) in Wien vorstellen.
Über den mFUND des BMVI: Im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND fördert das BMVI seit 2016 datenbasierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die digitale und vernetzte Mobilität 4.0. Die Projektförderung wird ergänzt durch eine aktive fachliche Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft, Verwaltung und Forschung und durch die Bereitstellung von offenen Daten auf dem Portal mCLOUD. Weitere Informationen finden Sie unter mfund.de.
