FACILITY MANAGEMENT im Interview

Frau Prof. Ovtcharova, wie kann die Baubranche von den gewonnenen Erkenntnissen aus dem Maschinenbaubereich profitieren? Es heißt doch immer, die Baubranche würde bei digitalen Prozessen meilenweit hinterher­hinken? Das klingt nach einer Mammutaufgabe.

Jivka Ovtcharova: Ganz und gar nicht. Die Natur sieht keine Trennung zwischen unterschiedlichen Branchen vor. Es gilt, die entscheidenden Querverbindungen zu schaffen und damit wichtige Prozesse zusammenzuführen. Die Entwicklung eines Fahrzeugs beispielsweise passiert immer in einem Gebäude. Deshalb brauchen wir eine holistische Darstellung als Basis, die Produkt - also das Auto - und die Umgebung - die Produktionshalle - effizient zusammenbringt. Diese Illustration erfolgt über einen sogenannten hybriden Zwilling, der deutlich näher an der Realität ist als ein digitaler Zwilling.

Wie muss ich mir das vorstellen? Worin liegt der Unterschied? Das sind doch beides virtuelle Modelle?

Jivka Ovtcharova: Das hybride Modell soll Menschen mit allen Sinnen ansprechen. Das geht viel weiter als eine Darstellung in 2D oder 3D auf einem Bildschirm. Bei einem hybriden Modell spielen VR (Virtual Reality) und AR (Augmented Reality) eine entscheidende Rolle. Der Gebäudekomplex, den wir analysieren und von dem wir sämtliche Daten zusammenstellen, die für den gesamten Lebenszyklus wichtig sind, ist ein 1:1-Abbild des physischen Gebäudes. Menschen können das Modell virtuell begehen. Entscheidend bei solchen hybriden Modellen ist die Nähe zur Realität. Nur so können wir eindeutig identifizieren, wie wir ein Gebäude im Idealfall bauen müssen, damit die Emissionswerte bei der Nutzung so gering wie möglich sind und gleichzeitig etwa die bestmögliche Ergonomie für den Menschen realisiert werden kann. Solche Beispiele habe ich am KIT mehrfach mit meinen Studierenden im Rahmen von Dissertationen untersucht. Erst ein begehbares, durchgängig virtuelles Modell erlaubt konkrete Rückschlüsse auf die besten baulichen Lösungen.

Wie setzt sich das Hybrenergy-Konsortium zusammen und was passiert bei diesem Projekt im Detail? Wie muss man sich das vorstellen?

Jivka Ovtcharova: Expertinnen und Experten aus Forschung und Industrie arbeiten bei Hybrenergy Hand in Hand. Zusätzlich zum KIT sind das Forschungszentrum für Informatik (FZI) in Karlsruhe und die RWTH (Rheinisch-Westfälische technische Hochschule) Aachen auf der Forschungsseite mit von der Partie. Neben dem Konsortialführer Schneider Electric unter Leitung von Ingo Gitschier, Key Account Manager Digital Solutions, und Dipl.-Ing. Architekt Wolfram Spehr von spehrarchitekten + REIT Nature Real Estate unterstützen uns die Unternehmen Actimage, Lumoview und Archis. Das Bestandsgebäude, das uns als Arbeitsgrundlage dient, ist ein Produktions­standort der ABN GmbH by Schneider Electric in Neuenstadt am Kocher. Gemeinsam bauen wir diesen Gebäudekomplex, dessen einzelne Bauten zu unterschiedlichen Zeiten entstanden sind, als hybriden Zwilling auf. Ziel ist es, nicht nur dreidimensionale Gebäudemodelle, sondern außerdem konkrete digitale Informationen für die Betriebsphase aufzubereiten. Nur so ist eine ganzheitliche Betrachtung mit allen Energieinformationen für Planung, Bau, Nutzung und Sanierung möglich. Zur Simulation benötigen wir sämtliche Daten mit Energie-, bzw. Emissionsbezug, mit denen wir den hybriden Zwilling schließlich füttern. Auf diese Weise stellen wir die Weichen für zukünftige Analysen mit konkreten Verbesserungsvorschlägen für den Bau und die Baumaterialien. Je mehr Daten desto besser. Der Zwilling ermöglicht nicht nur eine messbare Zeit-, Kosten- und CO₂-Reduktion, sondern dient auch als Grundlage für optimierte Prozesse. Ob Neubau oder Bestandssanierung – beide Seiten können massiv profitieren.

Ein Forschungsschwerpunkt ist die Interaktion von Mensch und Künstlicher Intelligenz (KI). Was ist entscheidend, damit die KI uns optimal unterstützen kann?

Jivka Ovtcharova: Neben der Menge an Daten ist vor allem deren Qualität entscheidend. Nur die beste Datenqualität legt die Grundsteine für eine präzise Erfassung der Gebäude. Unser Partner Lumoview ist in der Lage, eine hocheffiziente 360°-Datenanalyse zu vollführen. Geometrieinformationen und Betriebsdaten, wie etwa Temperatur oder Feuchtigkeit, können allesamt erfasst und in Form von Punktwolken wiedergegeben werden. Für den hybriden Zwilling benötigen wir zusätzlich performante Automatisierungswerkzeuge und passende Schnittstellen zu allen verwendeten Systemen, damit Anpassungen und Änderungen durchgängig in allen Programmen, mit denen wir arbeiten, zur Verfügung gestellt werden können. Mensch und KI agieren konsequent als Team. Indem die Informationen über offene Datenstandards in eine Software für die Gebäudenutzung, wie zum Beispiel nach RIB FM, transferiert werden, stehen sie Gebäudemanagern als 2D- oder 3D-Informationen zur Verfügung.

Das klingt, als wäre eine ­Praxisreife mittel- bis lang­fristig denkbar. Welche Rahmen­bedingungen braucht es, damit solche hybriden Zwillinge im täglichen Baugeschehen ankommen?

Jivka Ovtcharova: Die technologischen Voraussetzungen sind da. Und auch die Politik ist sehr an unseren Ideen interessiert. Für eine detaillierte Nachhaltigkeitsberichterstattung, wie sie in Deutschland und in Europa bereits für einige Unternehmen verpflichtend ist, liefern wir mit unserer Arbeit optimale Messwerkzeuge. Wolfram Spehr von unserem Partner spehrarchitekten + REIT Nature Real Estate ist der Ansicht, dass ein echter Return-on-Invest (ROI) mit konkreten, monetären Vorteilen durch CO₂-Einsparungen diese Thematik weiter forcieren könnte. Die Praxis wünscht sich unter anderem detaillierte Kataloge mit realistischen Kennwerten aus dem Gebäudebetrieb. Bei RIB IMS, einem Tochterunternehmen von Schneider Electric, gibt es laut Dr. Christof Duvenbeck, Prokurist bei der RIB IMS GmbH, bereits Ansätze für die Anwendung unserer Forschung in deren CAFM-System RIB FM. Schließlich legt die DIN SPEC 91555, bei der RIB IMS als Konsortialführer agiert, entscheidende Grundsteine für eine praktische Anwendung hybrider Zwillinge. Über diese DIN SPEC können IFC-Modelle kombiniert mit einem „Hybrenergy-Property-Set“ Gebäudevarianten so importieren, dass auch Energiesimulationen direkt im CAFM-System möglich sind. Der ROI der unterschiedlichen Varianten lässt sich damit unmittelbar abbilden. Die Weichen für einen Praxiseinsatz in näherer Zukunft sind also gestellt.