Das Teilprojekt „Bauwerkszwillinge als Produktivsysteme“ bildet den zentralen Schritt von der Entwicklung einer Software hin zur operativen Nutzung Digitaler Zwillinge im Infrastrukturbereich. Ziel ist es, Digitale Zwillinge nicht nur prototypisch zu demonstrieren, sondern als produktiv einsetzbare Arbeitsweise zu etablieren. Im Fokus steht dabei die konkrete Umsetzung und Inbetriebnahme von fünf Objektzwillingen – drei für die Assetklasse „Brücken“, einer für die Assetklasse „Straßenabschnitte“ und einer für die Assetklasse “Kaimauer”. Grundlage für die Initialisierung der Digitalen Zwillinge sind strukturierte BIM-Modelle, die gemäß definierter Modellstruktur und Attribuierung erstellt wurden.
Dieses Teilprojekt leistet die Überführung der Softwarelösung “Digitaler Zwilling” in den Betrieb. Es ist dafür verantwortlich, dass die Methode und Arbeitsweise im Pilotbetrieb umgesetzt wird. Somit stellt dieses Teilprojekt die tatsächliche Anwendung der Software in der Operative (im Rahmen eines Pilotbetriebs) sicher. Dies umfasst technische Aspekte. Primärer Fokus liegt jedoch auf der Überzeugung der Mitarbeiter zur Nutzung des Digitalen Zwillings. Um die Vorteile des Digitalen Zwillings heben zu können, müssen sich Arbeitsweisen ändern und die Software im Betrieb tatsächlich genutzt werden.
Ab dem Jahr 2027 gehen die entwickelten Bauwerkszwillinge in einen pilothaften Produktivbetrieb über. In dieser Phase werden sie durch die Anwender der HPA aktiv genutzt und in reale Arbeitsprozesse integriert. Zur Sicherstellung einer erfolgreichen Einführung umfasst das Teilprojekt eine strukturierte Anwenderschulung, eine intensive Begleitung in der Einführungsphase sowie regelmäßige Feedback-Workshops.
MKP GmbH
Hubert Naraniecki
Teilprojektleitung
Fabian Schmedtje
Experte für fachliche Projektthemen
Yannic Stark
Experte für fachliche Projektthemen
Josephine Planer
Expertin für fachliche Projektthemen
Sarah Stotter
Expertin für fachliche Projektthemen
Hamburg Port Authority
Niklas Schwarz
Projektleitung
Aktuell wird die Softwarelösung mit den zugehörigen Modulen entwickelt. Dieser Entwicklungsprozess läuft noch bis Ende 2026. Bereits während der Entwicklungsphase wird in Anwenderworkshops regelmäßig überprüft, ob die fachlichen und funktionalen Anforderungen zielgerichtet umgesetzt werden. Anpassungsbedarfe aus Workshops fließen kontinuierlich in die Weiterentwicklung der Softwarelösung ein. Ziel ist es, eine praxisorientierte Softwarelösung zu schaffen, die gemeinsam mit den Anwendern entwickelt wird.
Aktuell werden die Module „Bauwerksmonitoring“ und „Bauwerksschäden“ entwickelt. Zeitgleich erfolgt die Erstellung der erforderlichen BIM-Modelle der Bauwerke sowie der zugehörigen Fachmodelle. Darüber hinaus werden relevante Daten für die spätere Integration strukturiert gesammelt und aufbereitet. Hierzu zählen unter anderem Messdaten an den Bauwerken, Ergebnisse durchgeführter diagnostischer Untersuchungen sowie im Verlauf der Nutzungsdauer erfasste Informationen und Dokumentationen. Die Bauwerksprüfungen werden gemäß den Digitalisierungsleveln 1 (digital) und 2 (modellbasiert) durchgeführt, um die gewonnenen Informationen strukturiert im Digitalen Zwilling abbilden zu können.
Parallel dazu werden die wirtschaftlichen und technischen Rahmenbedingungen für einen dauerhaften Weiterbetrieb analysiert.
Der aktuelle Entwicklungsstand der Softwarelösung umfasst mehrere aufeinander abgestimmte Module, die in ihrer Gesamtheit eine initiale Einrichtung von Digitalen Zwillingen ermöglichen. Bereits heute ist es möglich, innerhalb weniger Minuten einen Digitalen Zwilling für ein Asset aufzusetzen und diesen im Anschluss kontinuierlich fortzuführen und zu betreiben.
Darüber hinaus können bestehende Fachsysteme der Bauwerksprüfung und des Monitorings über Schnittstellen unkompliziert angebunden werden. Auf diese Weise entsteht schon jetzt ein föderiertes System, in der unterschiedliche Datenquellen strukturiert zusammengeführt und gemeinsam genutzt werden können.
Ein zentrales Learning bzw. Best Practice im Teilprojekt bisher ist, dass sich die sehr enge Zusammenarbeit mit den späteren Anwenderinnen und Anwendern, sowie die Einbindung in Feedback Workshops als sehr erfolgreich herausgestellt haben.
Darüber hinaus setzt die Erstellung eines Digitalen Zwillings voraus, dass die zugrunde liegenden BIM-Modelle in einer klar strukturierten und eindeutig definierten Form vorliegen. Nur unter dieser Bedingung kann in der Softwarelösung ein konsistentes und belastbares digitales Abbild aufgebaut werden. Zwar existieren in der Praxis teilweise Modellierungsvorgaben, deren Umsetzung erfolgt jedoch häufig unterschiedlich. Zudem fehlen für einige Assetklassen oder spezifische Fachmodelle bislang einheitliche Standards, sodass Modelle in Aufbau und Struktur stark variieren.
Eine weitere zentrale Herausforderung besteht in der fragmentierten Datenlandschaft. Häufig sind relevante Informationen in voneinander getrennten Datensilos abgelegt, zwischen denen zunächst geeignete Schnittstellen geschaffen werden müssen. Diese fehlenden Verknüpfungen stehen dem Grundgedanken des Digitalen Zwillings als integriertes, durchgängiges und föderiertes System bislang entgegen.
Im Projekt werden verschiedene Assetklassen betrachtet, wodurch ihre spezifischen Anforderungen deutlich werden. Für BIM-Modelle im Straßenbau fehlen bislang einheitliche Standards hinsichtlich Struktur und Modellaufbau. Zudem müssen weitere relevante Datenquellen angebunden und harmonisiert werden. Eine besondere Herausforderung besteht in den grundlegenden Unterschieden zwischen den Assetklassen Straße und Brücke. Beide weisen unterschiedliche Modellierungs- und Bewertungslogiken auf, die in der Softwarelösung differenziert berücksichtigt und dennoch in einer gemeinsamen Systemarchitektur zusammengeführt werden müssen.
Im nächsten Schritt erfolgt bis Ende 2026 die technische Umsetzung der noch ausstehenden Module. Ab 2027 wird die Softwarelösung in einen pilotweisen Produktivbetrieb bei der HPA überführt. In dieser Phase nutzen die Anwender der HPA Bauwerkszwillinge aktiv und integrieren sie in die realen Arbeitsprozesse des Erhaltungsmanagements.
Die im operativen Einsatz gewonnenen Erkenntnisse werden strukturiert dokumentiert und fließen kontinuierlich in die Weiterentwicklung der Softwarelösung ein. Ziel ist es, sowohl technische als auch organisatorische Erfahrungen zu sammeln, um die Leistungsfähigkeit und Eignung der Lösung für den Regelbetrieb fundiert zu bewerten. Darüber hinaus dient der Pilotbetrieb dazu, weiteren Entwicklungsbedarf zu identifizieren sowie mögliche funktionale Lücken oder fehlende Schnittstellen frühzeitig zu erkennen und gezielt zu adressieren.