#dirtsimple: Überraschendes zu stummen digitalen Zwillingen

Autor: Holger (HoPi) Pietzsch

Es ist noch nicht lange her, dass ich an einer Kampagne für sprechende Maschinen mitgearbeitet habe. Dank zunehmender Konnektivität können sich Milliarden von technischen Geräten nun mit dem Internet der Dinge verbinden. Streaming über zahllose Geräte versorgt anspruchsvolle Plattformen mit einem stetigen Datenstrom, der über komplexe Algorithmen ausgewertet wird und neue Geschäftsmodelle aus der Taufe hebt.

Sprechenden Maschinen gehört die Zukunft. Aber was werden sie sagen? Sie werden uns z. B. über ihren Zustand, ihren Energieverbrauch, ihren Ein-/Aus-Status und vieles mehr berichten. Heute sprechen viele von ihnen noch unterschiedliche Sprachen. Doch bei einer Zusammenkunft der Arbeitsgemeinschaft „Machines in Construction MiC 4.0“ in Berlin wurden jüngst die Weichen für eine zunehmende Standardisierung der unterschiedlichen „Maschinendialekte“ in der Cloud gestellt.

Ziel dieser Zusammenarbeit zwischen Herstellern und Anwendern ist die Entwicklung eines Qualitätssicherungssystems zur Gewährleistung eines einheitlichen Standards für die Bauindustrie. Hersteller, Anwender und Systemintegratoren arbeiten an einem koordinierten Industriestandard zur Demokratisierung und Modernisierung der Digitalisierung von Baumaschinen.

WELCHE MASCHINEN SOLLEN MIT UNS SPRECHEN UND WARUM?

Trotz der zunehmenden Komplexität der verfügbaren Daten sind die meisten Dinge, die Menschen über Objekte wissen wollen, überraschenderweise ziemlich einfach. Wo ist das Objekt? Und wo ist es nicht? Wo sollte es sein? Und wo nicht – ähnlich wie meine Socken, die oft an den merkwürdigsten Orten verschwinden und wieder auftauchen ...

Tatsächlich sollten auch Objekte an der Position anderer Objekte interessiert sein. Weiß der Kühlschrank von der Existenz der Milch und umgekehrt? Welcher Maschinenalgorithmus minimiert den euklidischen Abstand, um die Milch zurück in den Kühlschrank zu stellen? Ich könnte die Milch und den Kühlschrank mit dem Internet der Dinge verbinden und in einer App zusammenführen. Und wenn ich schon dabei bin, verbinde ich gleich auch noch mein Auto, die Garage, die Bäume und den ganzen Garten. Aber geht das? Bäume? Gärten? Selbst wenn: Ist es wirtschaftlich sinnvoll? Ich halte schon die Milch für zweifelhaft. (Gut, bei Bier wäre das vielleicht etwas anderes ...)

Also: Was machen wir mit unseren Unmengen an unbelebten Objekten? Sind sie zu ewigem Schweigen verdammt? Keines von ihnen wird je seinem digitalen Zwilling Auge in Auge gegenüberstehen. Sie sind in der Realität verhaftet.

WIE ERSTELLT MAN DIGITALE ZWILLINGE?

Der kluge Einsatz digitaler Zwillinge ist für ganze Wirtschaftszweige von essentieller Bedeutung – Schwermaschinen in der Baubranche sind einer davon. Baufirmen bewegen täglich Unmengen an Material. An der einen Stelle muss ein präziser Aushub erfolgen, an der anderen Asphalt exakt eingebaut werden. Maschinen müssen ihren Dienst an der richtigen Stelle verrichten, während die Menschen sich flexibel bewegen können müssen. Wie erreicht man nun dieses Ziel, ohne jedem einzelnen Stein auf einer Baustelle einen Mikrochip zu verpassen? Wie findet man einen stummen Graben in der Cloud?

Die Antwort lautet, dass der Graben sich seiner eigenen Existenz nicht bewusst sein und darüber sprechen muss. Es reicht, wenn wir seine Position kennen. Technologien zur digitalen Erfassung und Interpretation der Realität müssen nicht auf den Graben hören. Sie müssen ihn nur sehen, vermessen, digitalisieren und die Daten zur weiteren Verwendung in die Cloud hochladen.

Modernste GNSS-Technologie ermittelt die exakte Geoposition der „Augen“ des Sensors und in der Folge durch Triangulation die Position jedes von ihnen „gesehenen“ Punkts. Zur Erfassung der Realität werden Funk, Laser, LiDAR und herkömmliche Kameras eingesetzt. Hochentwickelte Vermessungsalgorithmen kartieren Millionen von Punkten pro Sekunde.

Daten aus unterschiedlichen Quellen, wie 3D-Laserscannern und UAV-Fotogrammetrie, werden zu 3D-Datensätzen wie Punktwolken und Vermaschungen zusammengefasst und allen Projektbeteiligten in der Cloud zur Verfügung gestellt. Die Fähigkeit zur Überwachung des Projekts in Echtzeit erlaubt nicht nur eine bessere Planung, Konzeption und Ausführung, sondern bildet auch die Basis für Bestandsvalidierungen.

DIE WAHL DER RICHTIGEN TECHNOLOGIE ZUR ERFASSUNG DER REALITÄT

Es ist eine Vielzahl von Technologien zur Erfassung der Realität verfügbar – vom kleinen Handgerät bis zum großen terrestrischen Laserscanner. Zur Wahl des richtigen Systems sollten Sie sich die folgenden Fragen stellen: Warum brauche ich Daten? Welche Daten brauche ich? Wie erfasse ich diese Daten am besten? Wie will ich diese Daten nutzen?

Mobile und handgeführte Scanner erlauben den Zugang zu schwierigen Stellen und sammeln auf Knopfdruck detaillierte Daten. Zur Erfassung großer, unzugänglicher oder gefährlicher Bereiche bieten sich Luftbilder oder von UAV oder Drohnen erfasste 3D-Datenprodukte an.

Mit mobilen Kartierungslösungen, die in einem Rucksack getragen oder auf einem Fahrzeug montiert werden, lassen sich Daten großer Flächen, Straßen, Tunnel oder Bahnlinien usw. erfassen. Für große Vorhaben und schlecht zugängliche Areale sind die neuesten terrestrischen Laserscanner am besten geeignet, da sie die Datenerfassung auf lange Strecken von einer sicheren Position aus erlauben.

Zur Wahl der optimalen Technologie ist es wichtig zu verstehen, welche Daten und Informationen für fundierte Projektentscheidungen und zur Einhaltung aller Rahmenbedingungen benötigt werden.

DIGITALE ZWILLINGE FÜR EINE VERNETZTE ZUKUNFT

Digitale Realitäten erlauben die Schaffung und unveränderte Speicherung einer unbegrenzten Anzahl an digitalen Zwillingen, die mit der gemessenen Realität in beliebig vielen Feedbackschleifen abgeglichen werden können. Edge-Computing-Daten oder in der Cloud ausgewertete Daten können dann überallhin übermittelt werden, um totale räumliche Transparenz zu schaffen. Digitale Realitäten bieten im Internet der Dinge Aufschluss über Raum und Zeit.

Aktuell ist Smart Digital Reality™  die vielversprechendste Technologie zur Realisierung intelligenter Baustellen, Infrastrukturen und Städte. Durch Smart Digital Reality™ können die Technologien von Hexagon überall eingesetzt werden und für wichtige Orte und Zeiten Standortinformationen in Echtzeit liefern. Eine Smart Digital Reality™ ist sehr viel umfassender als ein digitaler Zwilling. Sie erfasst Veränderungen in Echtzeit, indem sie den digitalen Zwilling autonom mit Livedaten zu einem vollständigen Abbild der Realität verschmilzt.

Das unterstützt die Interaktion von Objekten, die Zusammenarbeit von Menschen und die Koordinierung von Aufgaben zur ihrer sichereren, effizienteren und nachhaltigeren Abwicklung, weil alles seinen Platz hat – sogar meine Socken.