12. Mai 2019

„Digitaler Zwilling“ in München: Ein Leucht­turmprojekt auf dem Weg zur digitalen Metropole


Kategorie: Digital

Ein Beitrag von:

Dr. Stefan Döring
Dr. Stefan Döring

Co-Autor:
Benjamin Wimmer, - Content Manager Benjamin Wimmer,
Content Manager

Kommunal- und IT-Referat starten das Leuchtturmprojekt „Digitaler Zwilling“ für München. Das haben Kommunalreferentin Kristina Frank und Thomas Bönig, Chief Digital Officer der Stadt München, in einem ersten Abstimmungs- und Arbeitsgespräch angekündigt.

Mit diesem wegweisenden Projekt wird München wesentliche Voraussetzungen zur Entwicklung einer digitalen Metropole schaffen. Auch die Stadtplanung und -entwicklung werden mit dem „Digitalen Zwilling“ neue Meilensteine setzen.

Das Team Geodaten-Service des Kommunalreferats wird dabei eng mit den Kolleginnen und Kollegen aus dem IT-Referat und it@M zusammenarbeiten. Damit ist das Projekt „Digitaler Zwilling“ ein weiteres Beispiel für die referatsübergreifende Kooperation im Rahmen der Digitalisierung.

Was ist ein „Digitaler Zwilling“?

Ein „Digitaler Zwilling“ ist ein virtuelles Abbild eines materiellen oder immateriellen Objekts aus der realen Welt. Das kann eine Produktionsstätte in der Industrie sein, oder auch eine ganze Stadt. Diese digitale Kopie enthält Modelle, Simulationen oder Algorithmen, die die Eigenschaften und Verhaltensweisen des realen Objekts so exakt wie möglich widerspiegeln.

Die Welt in der wir leben wird immer komplexer. Zusammenhänge und Abhängigkeiten von einzelnen Bausteinen sowie die Auswirkungen ihrer Veränderung sind immer schwieriger abzuschätzen. Daher hat der „Digitale Zwilling“ so eine große Bedeutung: Er ermöglicht es uns, ein Abbild unserer Realität zu schaffen, an dem wir Veränderungen vorab testen und simulieren können.

Nicht nur Industrieunternehmen nutzen dieser Methodik. Auch die Landeshauptstadt München wird nun das Konzept des „Digitalen Zwillings“ nutzen für ihren Weg, München zu einer digitalen Metropole zu entwickeln.

Wie entsteht der „Digitale Zwilling“?

Ziel des „Digitalen Zwillings“ ist es, den Einsatz neuer Lösungen, Planungen oder Techniken zunächst im digitalen Abbild zu simulieren, bevor diese dann in der realen Welt umgesetzt werden.

Zunächst werden dazu Daten des realen Objektes erfasst, gespeichert und dann mittels einer Verknüpfung auf das digitale Abbild übertragen. Diese Daten werden anschließend analysiert und ausgewertet.

Dann werden unterschiedliche Testzustände eingeleitet. Dazu werden einzelne Parameter variiert, die dann gewisse Eigenschaften simulieren.

Nach der Auswertung und Speicherung der Daten werden die veränderten Parameter wieder auf das reale Objekt übertragen. Dies geschieht logischerweise nur, wenn die Simulationsergebnisse zufriedenstellend sind und die Veränderungen optimal sind. So werden simulierte Erkenntnisse für die reale Welt genutzt.

Ein „Digitaler Zwilling“ der Stadt München

Das Projekt der Landeshauptstadt ist Teil der Förderrichtlinie „Digitalisierung kommunaler Verkehrssysteme“ des Sofortprogramms „Saubere Luft 2017 bis 2020“. Ziel ist die Emissionsreduzierung der Luftschadstoffe mittels Digitalisierung der Verkehrswege.

In München wird zunächst für den Stachus – als ein erstes Praxisfeld – aufgezeigt, wie beispielsweise Informationen zu Verkehr und Schadstoffwerten digital und in Echtzeit abgebildet werden können. Die Darstellung des Straßenraums soll zudem in Zukunft um Verkehrsregeln und Verkehrsdaten ergänzt werden. So kann simuliert werden, welche Maßnahmen effektiv die Luft in München sauber halten, um die richtigen Entscheidungen treffen zu können. Beispielsweise werden die Auswirkungen durch die Änderung der Ampelschaltung, das Hinzufügen einer Fahrradspur oder der Neubau eines Tunnels auf die Verkehrs- und Luftsituation betrachtet.

Doch wie schafft man einen solchen Zwilling? Mit dieser Frage beschäftigt sich die Stadt seit geraumer Zeit – hier spielt die Einbindung von Sensordaten eine zentrale Rolle.

Super Bild

Sensordaten als Grundlage

Natürlich klingt das Konzept des „Digitalen Zwillings“ sehr verführerisch, jedoch stößt man bei komplexen Systemen – wie bei einer Stadt – an so manche Herausforderung. Dies natürlich vor allem, da alle Eigenschaften, die einen wesentlichen Einfluss auf die Stellgrößen und die Kennzahlen des Objektes haben, abgebildet werden müssen. Es erfordert lange Anpassungszyklen zwischen realem Objekt und digitalem Abbild. Ein Prozess, wie er oben in der Grafik gezeigt wird, muss unzählige Male durchlaufen werden.

Aktuell soll der „Digitale Zwilling“ viele seiner Informationen vom bestehenden GeoPortal der Stadt erhalten. Außerdem beginnt der GeodatenService München mit der vermessungstechnischen Straßenbefahrung und der Befliegung des Stadtgebiets zur Erhöhung der Geodatenqualität. Des Weiteren werden diese Daten um Informationen der Projekte „Smarter Together München“ und „City2Share“ erweitert.

Eine der sicherlich wichtigsten Grundlagen für den „Digitalen Zwilling“ sind Sensordaten. Mithilfe dieser Daten werden Informationen über „Dinge“ beliebiger Art gesammelt und verarbeitet. Allerdings gestaltet die Verarbeitung dieser Sensordaten Schwierigkeiten: Oft sind verschiedene Sensoren im Einsatz, die Unterschiedliches in nicht einheitlicher Qualität messen.

Dieses Problem könnte nun der Fraunhofer Open Source SensorThings API Server – kurz FROST-Server – lösen. Hier wird auf Basis der Arbeit des Open Geospatial Consortium (kurz: OGC) eine Standardisierung von Sensordaten ermöglicht. Ziel des vom Fraunhofer Institut entwickelten Servers ist eine hohe Leistungsfähigkeit bei geringem Ressourcenverbrauch, also eine leichte Zugänglichkeit für den öffentlichen als auch für den kommerziellen Bereich. Damit bietet er eine exzellente Grundlage für die Landeshauptstadt München. Derzeit testet der technische Dienstleister der städtischen IT – it@M -, ob ein solcher Server tatsächlich in die System-Architektur der Stadt integrierbar ist.

München auf dem Weg zu digitalen Metropole

Der „Digitale Zwilling“ unterstützt eine nachhaltige Stadt- und Mobilitätsplanung, bei der der sensible Umgang mit den städtischen Daten klar im Vordergrund steht. Er beschleunigt Entwicklungsprozesse und wirkt präventiv gegen schwer absehbare Problematiken. Die Arbeit mit dem digitalen Abbild der Stadt kann letztlich die Lebensqualität der Bürgerinnen und Bürger maßgeblich verbessern. Kosten werden durch eine vorherige Simulation gespart. Stadtplanung und – entwicklung gehen mit dem „Digitalen Zwilling“ ganz neue Wege. Für die Landeshauptstadt München ist dieser Weg insgesamt ein großer Schritt zur zukunftsfähigen digitalen Metropole.

Bei weiteren Fragen zum Digitalen Zwilling der Landeshauptstadt München wenden Sie sich bitte an die Teamadresse digitaler.zwilling@muenchen.de des GeodatenService München.

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