Exton/USA (pm) – WSP arbeitet mit den innovativsten Kunden der Verkehrsbranche zusammen, um „digitale Zwillinge“ ihrer Projekte zu entwickeln, die digitale Projektabwicklung und digitale Abläufe nutzen.
Das Interstate Bridge Replacement (IBR) Program ist ein gemeinsames Projekt der Verkehrsministerien (DoTS) von Oregon und Washington sowie anderer Partner. Das IBR-Programm ist ein gemeinsames Projekt der Verkehrsministerien von Oregon und Washington und anderer Partner. WSP ist als allgemeiner technischer Berater (General Engineering Consultant, GEC) für dieses Projekt verantwortlich. Viele Faktoren beeinflussen die Bemühungen, die alternde I-5-Brücke zu sanieren – mit einem verstärkten Augenmerk auf multimodalen Transportmöglichkeiten, Umweltauswirkungen und Kapital. Der von WSP geleitete digitale Bereitstellungsprozess war ein Meilenstein für das Projekt, die Brückenbauindustrie und andere Projekte, unter anderem dank des bahnbrechenden Einsatzes eines digitalen Zwillingsmodells, das mit Unterstützung von Bentley entwickelt wurde.
„Wir haben es hier mit einem Wendepunkt in unserer Branche zu tun“, so Coleman. „Früher haben wir unsere Arbeit auf Papier erledigt … [jetzt] mussten wir unsere gesamte digitale Denkweise neu ausrichten. Digitale Zwillinge können den gesamten Lebenszyklus eines Projekts vom Konzept über den Entwurf bis hin zum Bau und Betrieb begleiten. Echtzeitdaten (IoT) und Sensoren für den Betrieb und das Verhalten der Anlagen ermöglichen die Analyse dieser wesentlichen Aspekte und die Simulation potenzieller Auswirkungen bei der Entscheidungsfindung.“
Ein neues Paradigma
Im Vergleich zu den früheren Entwurfspraktiken mit Bleistift und Papier, die bei Brückenplanung und -bau verwendet wurden, dient der digitale Zwilling als synergetisches Informationsverwaltungssystem, das Daten aus verschiedenen Projektelementen in einer einzigen Datenbank zusammenführt. Mithilfe von Bentley-Software für Luftbildkartierung und Reality Mesh hat WSP verschiedene 3D-Daten und -Modelle integriert, um mehrere Datenebenen gleichzeitig anzuzeigen.
Laut Douglas J. Dunrud, einem leitenden Hochbauspezialisten, der bei WSP für die Modellierung von Brückenbauwerken zuständig ist, hat dieser Verbund wesentlich dazu beigetragen, den Zeitplan einzuhalten, da potenzielle Probleme, wie z. B. Konflikte mit Versorgungsleitungen, bereits in einem frühen Stadium des Prozesses erkannt werden konnten. Dunrud ist davon überzeugt, dass WSP durch die Ermittlung dieser digitalen Effizienzsteigerungen die Fallstricke anderer Infrastruktur-Megaprojekte vermeiden wird.
„Im Grunde ist alles miteinander verknüpft – wir haben Modelle der Straßen, des Verkehrs und der Brücke, die Versorgungseinrichtungen und Wasser“, erklärt Dunrud. „Die Tatsache, dass wir alle zu einem einzigen Modell oder zu verschiedenen Modellen, die miteinander verbunden sind, beitragen, bedeutet, dass wir das Potenzial für größere Konflikte ausschließen, von denen wir normalerweise erst während der Bauphase erfahren würden, die wir aber während der Planung erkennen können.“
Dunrud ist der Ansicht, dass andere Branchen die Vorteile der modernen Technologie schneller angenommen haben als seine Branche, z. B. die Fertigungsindustrie, die schon vor langer Zeit von gedruckten Blaupausen auf Modellierung mit Computern umgestiegen ist. „Die Brückenbauindustrie hat diesen Wandel nie erlebt. Es ist immer noch mehr oder weniger wie vor 50 Jahren, außer dass wir unsere Pläne jetzt mit [CAD] zeichnen“, sagte er. „Das Ziel, das ich seit 15 Jahren verfolge, ist also die Modellierung von Brücken und diese Modelle dann für den Bau zu nutzen.“
Für WSP USA ist dieses Projekt der erste Versuch in Nordamerika, eine Lösung mit einem digitalen Zwilling für ein großes Infrastrukturprojekt zu entwickeln. Der digitale Zwilling stellt für das weltweit tätige Ingenieur- und Planungsbüro eine neue Methode des Projektmanagements dar. Laut Coleman kommt diese Innovation zu einem entscheidenden Zeitpunkt, da viele der Kunden von WSP, wie z. B. die Verkehrsministerien der Bundesstaaten, mit Personalengpässen konfrontiert sind und nach der COVID-19-Pandemie Lücken in den Bereichen sehen, welche die interne Belegschaft übernehmen kann. In diesem Zusammenhang setzt WSP Bentley-Software ein, um die Arbeitsabläufe zu verbessern und den Kunden Zeiteinsparungen zu ermöglichen, z. B. durch den Einsatz der virtuellen Brückeninspektionstechnologie, um die Prozesse während der COVID-19-Pandemie in Gang zu halten.
„Das sind alles Dinge, für die wir [früher] Monate brauchten und die wir [jetzt] sofort erledigen können“, so Coleman.
Ein sensibler Ansatz
In der Bauphase kann der digitale Zwilling weiterhin Echtzeitdaten an Projektmanager und Bauleiter übermitteln. Als nächste Neuerung plant WSP die Nutzung der Technologie des Internets der Dinge und die Installation von Sensoren, die mögliche Erschütterungen während der Bauarbeiten messen sollen. Diese Sensoren warnen die Planer, wenn durch die Bauarbeiten zum Beispiel Schäden an den Fundamenten einer alten Brücke drohen. Sie können weiterhin Daten an das digitale Zwillingsmodell übertragen und unter anderem seismische Aktivitäten messen, durch die das Bauwerk beschädigt werden könnte.
Neben diesen praktischen Verbesserungen unterstützt das GEC-Team für das IBR-Programm das britische Architekturbüro Knight Architects bei der Gestaltung eines ikonischen Wahrzeichens für die Städte Portland (Oregon) und Vancouver (Washington), das die Interessengruppen mit Stolz erfüllt.
„Im Großen und Ganzen geht es nicht nur um die Erfüllung der funktionalen Anforderungen, sondern auch um die Ästhetik, die für beide Städte ein echtes Statement darstellt“, sagte Dunrud.
Im Fokus: Tom Coleman
Der Vice President, Visualization and Data Intelligence, bei WSP USA erlebt den Höhepunkt seiner Karriere, in der er sich auf Technologielösungen für die Infrastruktur konzentriert
Tom Coleman hat seit Beginn seiner über 25-jährigen Karriere die Zukunft der Technologie im Infrastrukturbereich im Visier. Als Leiter der digitalen Bereitstellung für das IBR-Projekt erlebt er nun, wie die jahrzehntelange Arbeit mit einem digitalen Zwilling für den Entwurf der Interstate Bridge Früchte trägt.
„Wirklich alles, was wir mit digitalen Zwillingen tun, basiert auf der Arbeit, an der ich während meiner gesamten Laufbahn beteiligt war und die ich geleistet habe“, so Coleman.
Coleman war schon immer visuell orientiert und wollte Projekte vom Entwurf bis zum Bau sehen. Im frühen Erwachsenenalter legte er den Grundstein für seine Karriere im Bereich Möbeldesign und Bauwesen, bevor er als Stadt- und Verkehrsplaner tätig wurde. Seit Beginn seiner Tätigkeit bei WSP im Jahr 2005 hat er an Projekten mitgearbeitet, die eine breite Palette von Technologien umfassen, von Drohnen über mobile Anwendungen bis hin zu digitalen Zwillingen.
Im Laufe der Jahre lag sein Schwerpunkt stets auf der Verbesserung der Qualität und der Möglichkeiten der Visualisierung von Infrastrukturprojekten, wobei er oft die Grenzen der verfügbaren Visualisierungstechnologien auslotete. Als Coleman beispielsweise 2016 ein 3D-Modell anhand von Luftbildern mit LiDAR-Daten von über 500 Quadratmeilen (ca. 1.295 Quadratkilometer) der Stadt Chicago erstellte, verwendete er ein Software-Tool, das ursprünglich für die Modellierung einzelner Baustrukturen anhand von Luftbild-LiDAR-Daten entwickelt worden war. Er wendete es für eine ganze Stadtlandschaft an und verknüpfte Informationen aus dem bestehenden Datenportal der Stadt. Das Modell unterstützte die Planungsbemühungen für mehrere lokale Projekte, darunter die Pläne des Chicagoer Luftfahrtministeriums zur Entwicklung eines Premium-Express-Zugdienstes zwischen dem Flughafen O’Hare und dem Chicago Loop zur Unterstützung des Chicago River Ideas Lab-Projekts.
Was diesem Modell fehlte, war ein einfacher Zugriff auf Echtzeitdaten, um die alltäglichen Bedingungen und Fortschritte bei laufenden Infrastrukturprojekten und -entwicklungen widerzuspiegeln. Mit den digitalen Zwillingen ist nun jedoch eine gleichzeitige Datenpräsentation für Projekte möglich.
„Ich beschäftige mich schon lange mit der Frage, wie wir die Visualisierung mit den Daten verbinden können, und IBR ist die erste Gelegenheit, die sich mir dazu bietet“, erzählte Coleman. „Es ist sozusagen der Höhepunkt meiner Karriere […], denn vor fünf, zehn Jahren habe ich über das Gleiche gesprochen, aber ich hatte [noch] keine Möglichkeit, es umzusetzen.“
Letztlich geht es Coleman bei seiner Leidenschaft für die digitale Weiterentwicklung der Infrastruktur darum, die Effizienz zu steigern, damit Ingenieure die logistischen Herausforderungen der Gesellschaft schneller bewältigen und die Mobilität der Menschen in der Welt sicherer gestalten können. Seiner Meinung nach sind die Berufe des Planers und des Ingenieurs auf den Dienst am Menschen ausgerichtet, was für ihn schon seit Beginn seiner beruflichen Laufbahn, als er Anfang der 1990er-Jahre als Freiwilliger für Stadtentwicklung des Friedenscorps in Nepal an nepalesischen Infrastrukturprogrammen mitwirkte, eine Priorität war.
„Unsere Aufgabe ist es, das Leben für uns selbst und für die Gemeinschaften um uns herum zu verbessern. Das ist der Anspruch“, sagte er.
Meg Davis ist Industry Marketing Director, Roads, bei Bentley Systems.
Pressemitteilung: Bentley Systems