Konzepte zur lebenszyklus-basierten Aktualisierung und Interaktion von Digitalen Zwillingen für vorgefertigte Betonmodule

Antragsteller

Prof. Dr.-Ing. Detlef Gerhard, Lehrstuhl für Digital Engineering, Ruhr-Universität Bochum
Prof. Dr.-Ing. Markus König, Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen, Ruhr-Universität Bochum

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Oliver Vogt M.Sc., Lehrstuhl für Digital Engineering, Ruhr-Universität Bochum
Simon Kosse M.Sc., Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen, Ruhr-Universität Bochum

Beschreibung des Projekts

Der im Vorprojekt erarbeitete digitale Zwilling ermöglicht es, Daten zum Ablauf der Produktion und zum aktuellen Zustand eines Betonmoduls kontinuierlich zu erfassen, zusammenzuführen und bereitzustellen. Der Fokus lag hierbei auf den Lebenszyklusphasen Planung, Produktion und Qualitätssicherung sowie der Übertragung des Konzeptes der Verwaltungsschale aus der Industrie 4.0 auf Prozesse des Bauwesens. Hierbei wurde sich auf die Beschreibung von einzelnen, vorgefertigten Betonmodule fokussiert. In diesem Projekt soll nicht mehr nur das einzelne Betonmodul Gegenstand der Betrachtung sein, sondern die gesamte Bauwerksstruktur. Hierzu zählen das Bauwerk selbst sowie alle zum Bauwerk gehörigen Betonmodule.
In diesem Projekt sollen insbesondere Methoden und Konzepte zur lebenszyklusbasierten Aktualisierung und Interaktion von digitalen Zwillingen für Betonmodule erforscht werden. Die Ergebnisse der Qualitätskontrolle sind eine wesentliche Grundlage für die Entscheidung, ob ein bestimmtes Betonmodul an der vorgesehenen Position montiert werden kann. Auf dieser Basis werden Konzepte und Methoden für den Fall entwickelt, dass ein Betonmodul die Qualitätsanforderungen nicht erfüllt und eine Anpassung der Prozesse notwendig ist. Die Einbettung intelligenter Sensorik in Betonmodule bietet enorme Potentiale für die digitale Transformation im Bauwesen bis hin zu datenbasierten Geschäftsmodellen. Um sensorbasierte Überwachungsprozesse, z. B. der Logistik, der Baustellenmontage oder die Schädigungsüberwachung in der Nutzungsphase zu ermöglichen, wird ein verwaltungsschalenkonformes Datenmodell für die adaptive Steuerung der Folgeprozesse erstellt. Auch die Erfassung und Bewertung von Ressourcenverbrauch und Umweltauswirkungen im gesamten Lebenszyklus nimmt einen immer höheren Stellenwert ein. Daher soll die bauteilorientierte Erfassung der für eine detaillierte Ökobilanzierung notwendigen Realdaten zusätzlich zu Daten aus Lifecycle Inventory (LCI) Datenbanken als hybrider Ansatz zum Aufbau eines digitalen Produktgedächtnisses auf Basis der Verwaltungsschale erforscht werden. Bauwerke sind üblicherweise durch eine sehr lange Nutzungsdauer gekennzeichnet und die digitalen Zwillinge müssen kontinuierlich aktualisiert und verfügbar gemacht werden. Es wird daher ein Konzept zur dezentralen Datenhaltung auf Basis der Distributed Ledger Technologie (DLT) entwickelt, um jederzeit die von unterschiedlichen Stakeholdern benötigten Daten an benötigter Stelle bereitzustellen.
Zusammengefasst gliedert sich das Projekt in 5 Arbeitspakete:

• AP1: Management produktionsbedingter Abweichungen
• AP2: Agentenbasierte Verhandlung von Montagepositionen
• AP3: Generische Beschreibung von Sensoren im Betonmodul und Interaktionskonzepte für die Nutzungsphase
• AP4: Erfassung des Ressourcenverbrauchs
• AP5: Konzept zum dezentralen Datenmanagement

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