Metaversum für die Infrastruktur: Wie wir vernetzte virtuelle Welten schaffen werden

Das Metaversum kann dazu beitragen, die Infrastrukturplanung zu verbessern. Wie das gelingt, was es dafür braucht und welche Anwendungen sich abzeichnen, erläutert Lori Hufford, Vice President Engineering Collaboration bei Bentley Systems.

Bauen Aktuell: Wie sehen Sie das Metaversum und welchen Standpunkt vertritt Bentley Systems dazu?

Lori Hufford: Wir glauben, dass das Metaversum immersiv und interaktiv ist. Das Metaversum für die Infrastruktur bietet Individuen die Möglichkeit, sich in die digitalen Zwillinge der Infrastruktur zu teleportieren oder einzutauchen oder die physische Welt mit Informationen aus digitalen Zwillingen zu erweitern, während sie die Infrastruktur der Welt entwerfen, bauen und betreiben.

Millimetergenaue Präzision

Bauen Aktuell: Welchen Stellenwert hat das Metaversum bei Bentley Systems als Unternehmen für Infrastruktursoftware und im Hinblick auf das Konzept der digitalen Zwillinge?

Lori Hufford: Die Frage, wie wir unsere Beziehung zur natürlichen Welt ins Gleichgewicht bringen, ist von großer Dringlichkeit. Dabei spielt Infrastruktur eine entscheidende Rolle. Die Schnittstelle zwischen digitalen Zwillingen, dem Metaversum und der physischen Welt ist der perfekte Ort, um zu investieren. Mitarbeiter können so in Teams zusammenarbeiten und Talente aus aller Welt einsetzen, um diese Probleme zu lösen.

Da ein digitaler Zwilling für Infrastruktur eine digitale Darstellung der physischen Welt ist, die kontinuierlich mit Informationen aus der physischen Welt aktualisiert wird, muss er über umfangreiche technische BIM-Daten verfügen und in der Lage sein, Änderungen der realen Bedingungen durch IoT-verbundene Geräte wie Sensoren und Drohnen zu verfolgen und zu visualisieren. Während in der Unterhaltungsbranche die Genauigkeit und die Gesetze der Physik für digitale Darstellungen nicht gelten müssen, ist dies bei der Infrastruktur der Fall. Digitale Zwillinge müssen millimetergenaue Präzision liefern, raumbezogen ausgerichtet sein und komplexe ingenieurtechnische Schemata unterstützen. Wo kommt also das Metaversum ins Spiel? Das Metaversum ermöglicht es Menschen, sich in diese digitalen Zwillinge zu teleportieren oder in diese einzutauchen beziehungsweise die physische Welt mit Informationen aus digitalen Zwillingen zu erweitern, während sie die Infrastruktur der Welt entwerfen, bauen und betreiben.

Metaversum: Anwendungen vom Entwurf bis zum Betrieb

Bauen Aktuell: Worauf konzentriert Bentley Systems sein Engagement im Hinblick auf die industrielle Seite des Metaversums?

Lori Hufford: Wir untersuchen eine Reihe von Möglichkeiten, die Vorteile der digitalen Zwillinge und des Metaversums in die Infrastruktur einzubringen. Betrachtet man die Lebenszyklusphasen der Infrastruktur, so gibt es viele Anwendungen für alle Stadien.

• Während der Entwurfsphase interagieren die Beteiligten mit digitalen Zwillingen, um interdisziplinäre Entwurfsprüfungen über die gesamte Lieferkette hinweg durchzuführen, Modelle, Realitätskontext und Karten einzubringen, Probleme zu identifizieren, Änderungen während des Entwurfsprozesses zu visualisieren, über Mark-ups zu kommunizieren und digitale Tools zur Validierung einzusetzen.
• Während der Bauphase setzt man Augmented Reality zur Visualisierung und Überprüfung des Bauablaufs ein, um Risiken zu minimieren und bessere Ergebnisse zu erzielen.
• Während des Betriebs kann Augmented Reality mithilfe digitaler Zwillinge der Infrastruktur nutzbar. um die Sicherheit durch Simulationen, zum Beispiel in der Wartung oder in Schulungen, oder durch Ferninspektionen zu erhöhen. Hier liegt der Schlüssel darin, dass sich die digitalen Zwillinge durch millimetergenaue Präzision auszeichnen und strukturierte technische Metadaten enthalten müssen, um effektiv zu sein.

Was das Metaversum können sollte

Bauen Aktuell: Können Sie uns einige Beispiele für typische Abläufe nennen? Auf welche Aspekte kommt es an?

Lori Hufford: Um das Metaversum heute nutzen zu können, müssen die Anwender in der Lage sein, es problemlos in ihre bestehenden Prozesse einzubinden – das heißt, wir müssen an ihrer Ausgangslage ansetzen. Es muss in bestehenden Arbeitsabläufen zugänglich sein und die vorhandenen web-basierten, teamorientierten und streaming-fähigen Tools nutzen. Außerdem muss es offen sein, damit die Anwender ihre eigenen Anwendungen dafür entwickeln können.

Führende Unternehmen nehmen beispielsweise Ferninspektionen von Brücken mithilfe von Modellen vor, die mit Fotogrammetrie erstellt wurden, um die Herausforderungen der alternden Infrastruktur effizienter zu bewältigen. Sie verbessern die Entwurfsergebnisse, indem sie digitale Zwillinge für zeitnahe interdisziplinäre Entwurfsprüfungen nutzen.

„Einzigartige virtuelle Erfahrung, in die das Team eintauchen konnte“

Lori Hufford: Ein spannendes Beispiel ist das ITER-Projekt. In Frankreich arbeiten Vertreter von 35 Ländern zusammen, um den weltgrößten Tokamak zu bauen. Dabei handelt es sich um eine Magnetfusionsanlage, mit der die Machbarkeit der Kernfusion als großtechnische und kohlenstofffreie Energiequelle auf der Grundlage desselben Prinzips, das auch unsere Sonne antreibt, bewiesen werden soll. Dieses enorme Entwurfs- und Bauprojekt umfasst komplexe ingenieurtechnische Modelle und Millionen von Komponenten. Der Tokamak muss außerhalb der Anlage gebaut und an seinen Platz gehoben werden. ITER wollte so Interessierten die Möglichkeit bieten, in den digitalen Zwilling einzusteigen und ihn zu erleben.

Das Team erstellte Catia-Modelle, die in Synchro eingespeist wurden. Die Synchro-Software basiert auf der Bentley iTwin-Plattform für 4D-Baumodellierung und -Sequenzierung. Durch den Einsatz der Unreal Engine, gefolgt von Omniverse und Cloud XR, schuf ITER eine einzigartige virtuelle Erfahrung, in die das Team eintauchen konnte. Der Grad der Genauigkeit und Wiedergabetreue ist wichtig: Wir müssen in der Lage sein, die entsprechende Erfahrung zu vermitteln, ohne die Komplexität des Modells zu verringern. Dies war das erste Mal, dass der Kunde in der Lage war, die Anwender in das Modell eintauchen zu lassen. Mit der fotorealistischen Beleuchtung wird die Erfahrung verbessert, und der digitale Zwilling der Infrastruktur enthält alle technischen Daten, die erforderlich sind, um diese Erfahrung auch in Zukunft voll nutzen zu können.

Noch besserer Einsatz von Talenten

Bauen Aktuell: Wie wird die Realität des Metaversums in einem, fünf oder zehn Jahren aussehen? Was ist Ihre Prognose für die Zukunft?

Lori Hufford: Sicherlich wird sich die Kommunikation weiterentwickeln und verbessern, einschließlich der Kommunikation von Mensch zu Mensch, von Mensch zu Anlage, von Anlage zu Anlage und einer Vielzahl von Modalitäten, einschließlich XR. Die Anlagen senden Warnmeldungen, wenn Betriebszustände erkannt werden, die Wartungsmaßnahmen erfordern, und leiten die Wartungsmitarbeiter durch ihre Reparaturprozesse.

Durch die Bereitstellung virtueller Lobbys, in denen Menschen und Anlagen interagieren können, wird das Metaversum einen noch besseren Einsatz von Talenten für die Planung, den Bau und den Betrieb von Infrastruktur ermöglichen. Zum Beispiel könnten mit Hologrammen Experten aus der Ferne für die Beratung vor Ort hinzugezogen werden.

Wie ich bereits zuvor erwähnt habe, müssen wir unsere Beziehung zur natürlichen Welt neu gestalten. Wir bei Bentley wollen die Verantwortung gegenüber unserem Planeten wahrnehmen. Aufgrund des Umfangs und der Komplexität von Infrastrukturdaten müssen wir nach Architektur- und Softwareentwürfen suchen, mit denen wir den Rechenaufwand minimieren und unsere CO₂-Bilanz verringern können.

Bild oben: Gewährleistung eines angemessenen Wasserdrucks im Wasserversorgungsnetz. Bildquelle: Bentley Systems

Weitere Informationen: https://www.bentley.com/de

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