FFG Projektdatenbank

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EcoTwin

Nachhaltiges, digitales Erhaltungsmanagement für Verkehrsinfrastrukturen durch Echtzeit-Überwachung

Projektbeschreibung

Das EcoTwin-Projekt zielt darauf ab, den Zustand von Infrastrukturbauwerken im Hinblick auf die Erhaltung und Nachhaltigkeitsindikatoren in Echtzeit zu monitoren, zu analysieren und vorausschauend zu steuern. Hierfür werden Cyber Physical Systems (CPS) eingesetzt, die eine automatisierte Ermittlung und Steuerung des Zustands von Bauwerken ermöglichen. Ein weiterer technischer Schwerpunkt liegt auf der Integration von Sensorik und Aktorik, um kontinuierlich und möglichst in Echtzeit Daten zu erfassen und zu überwachen. Diese Daten werden in einem „Bauwerksdashboard“ visualisiert, das eine transparente Entscheidungsgrundlage für Erhaltungs- und Instandsetzungsmaßnahmen bietet. Zur Bewältigung der großen Datenmengen wird künstliche Intelligenz genutzt, um Inkonsistenzen und vorausschauend Szenarios zur Steuerung zu simulieren. Zusätzlich wird ein Nachhaltigkeits- und Bauwerkszustands-Bewertungsstandard entwickelt, der als methodische Grundlage dient und durch den im Projekt EcoTwin zu entwickelnden Prozess standardisiert wird. Demonstratoren an realen Ingenieurbauwerken validieren die Ergebnisse und gewährleisten die praktische Anwendbarkeit der entwickelten Methoden.

Endberichtkurzfassung

Als übergeordnetes Ziel des Projekts EcoTwin wird die prototypische Entwicklung einer Plattform zur Verknüpfung von digitalen Bauwerksmodellen, Nachhaltigkeitsbewertung und aktuellen Zustandsdaten von Infrastrukturbauwerken , sowie eines Dashboards zur Visualisierung der dabei berechneten Nachhaltigkeitsindikatoren verfolgt. Ziel ist die Erarbeitung allgemein nutzbarer Grundlagen für eine modellbasierte und zustandsbasierte Nachhaltigkeitsbewertung von Infrastrukturen, insbesondere Tunnel und Brücken. Die Plattform soll Bauwerksmodelle, Ökodaten und Zustandsinformationen miteinander verknüpfen, während das Dashboard die daraus abgeleiteten Nachhaltigkeitsindikatoren in übersichtlicher Form aufbereitet und somit in der Erhaltungsstrategie über den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks unterstützen soll. Die Bearbeitungen bauen dabei auf der im Forschungsprojekt LZinfra (FFG-Projektnr. 926624) geschaffenen prototypischen Toollandschaft auf, welche bereits die ökologische und ökonomische Lebenszyklusbewertung für Bestandstrassen und Trassenvarianten auf Korridorebene, Bauwerksoptimierung auf Bauwerksebene, sowie Fragestellungen der Bauabwicklung auf Baustellenebene ermöglicht.

Aufbauend auf dieser Zielsetzung lag der Fokus des ersten Forschungsjahres auf der Schaffung zentraler inhaltlicher und technischer Grundlagen. Dazu zählten insbesondere die Analyse des Status quo bei Infrastrukturbetreibern im Hinblick auf Lebenszyklus- und Nachhaltigkeitsbewertungen , die Ableitung zentraler methodischer Ansätze für eine modellbasierte Ökobilanzierung und Kreislauffähigkeitsbewertung sowie die Entwicklung eines ersten EcoTwin-BIM-Standards mit Klassifikationsschema, Informationsanforderungen und Modellierungsansätzen für Brücken und Tunnel. Ergänzend wurde ein Rapid Prototyping der Systemarchitektur durchgeführt, um die Integration von Bauwerksmodellen, Bewertungsmethoden und Analysewerkzeugen vorzubereiten. Die definierten Ziele sind weiterhin uneingeschränkt aktuell und haben durch die Erkenntnisse aus Betreiberinterviews zusätzlich an Relevanz gewonnen, insbesondere vor dem Hintergrund der steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit in der Bauwirtschaft.



Im Folgenden werden die wesentlichen Highlights und Ergebnisse des ersten Forschungsjahres dargestellt:


Ermittlung und Analyse des Status Quo der Infrastruktur-Betreibern hinsichtlich Lebenszyklus-, Kreislauffähigkeitsbewertung und ökologische Nachhaltigkeitsbewertung durch Interviews
Durchführung eines AP-übergreifenden Präsenz-Workshops mit den Wirtschaftspartnern (Betreiber, Planer und Verbände) zur Identifizierung von userzentrierte Bedarfen und Anforderungen an einen automatisierten Workflow zur modellbasierten Nachhaltigkeitsbewertung
Entwicklung eines ersten EcoTwin-BIM-Standards, inkl. Klassifikationsschema, Informationsanforderungen und Modellieransätzen für Brücken und Tunnel
Eine Systemarchitektur für die zu entwickelnde Plattform wurde aufgesetzt.
Entwicklung einer Schnittstelle zur bestehenden LZinfra-Rechnerlandschaft, welche deren Nutzung erlaubt ohne ihre Funktionalität nachbilden zu müssen (erste Algorithmen wurden entwickelt und ein erster Prototyp einer Benutzerschnittstelle mit clientseitiger, teilweise geometriebasierter IFC-Modell-Auswertung wurde entwickelt).

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