Die Rolle des digitalen Zwillings im ForeSight Dataspace

Nachhaltigkeit, Resilienz und Digitalisierung sind die drei Themen unserer Zeit und können - zusammen gedacht - erhebliche ökologische und ökonomische Vorteile für Wohngebäude schaffen. Als Zukunftsthemen erscheinen sie oft zu groß für ein einzelnes Unternehmen oder einen einzelnen Vermieter oder Hausbesitzer, daher ist es so wichtig, in einem Forschungsprojekt wie ForeSight die wesentlichen Punkte für eine gewerkeübergreifenden Ansatz aufzuzeigen. Der digitale Zwilling spielt bei diesen Themen eine Schlüsselrolle. Deswegen ist er zentraler Bestandteil des ForeSight-Datenraums.
Digitaler Zwilling

Vorteile des digitalen Zwillings in Wohngebäuden

Ein digitaler Zwilling ist das Abbild eines realen Sensors, Objektes oder Prozesses im Digitalen und schlägt somit die Brücke zwischen der realen und der virtuellen Welt. Damit lässt sich also die real existierende Umgebung in Form einer virtuellen Kopie spiegeln. Das hat entscheidende Vorteile – vor allem unter dem Aspekt der sogenannten „Predictive Maintenance“. Im Idealfall können zu erwartende Schäden erkannt werden, noch bevor diese auftreten. Wie ist das möglich? Physische Installationen, Sensoren oder Objekte laufen synchron mit ihrem jeweiligen digitalen Zwilling. Wenn der Zwilling beispielsweise seinen physischen Kontakt verliert oder ungewöhnliche Daten eingehen, können Störungen punktgenau und in Echtzeit erkannt werden. Das kann nicht nur erhebliche Kosteneinsparpotenziale für Betreiber mit sich bringen, sondern sichert die technische Stabilität und Verlässlichkeit der im Gebäude eingesetzten Services und Anwendungen.

Der zweite entscheidende Vorteil ist, dass digitale Zwillinge die notwendigen Datengrundlagen für KI-Anwendungen konsolidiert und zugriffsgeschützt in virtuellen Datenräumen bereitstellen. Die KI-Algorithmen können die Daten aus dem entsprechenden Datenraum abrufen, anstatt aufwändig auf die einzelnen physischen Komponenten und Systemfamilien zuzugreifen. Der Zusammenstellung der erforderlichen Daten gelingt so wesentlich schneller, transparenter und sicherer. Je nach Installation kann ein digitaler Zwilling für die reale Komponente einspringen. Sollte die physische Komponente defekt sein, ist der „smarte Service“ davon nicht betroffen und für Hausverwaltung oder Mieter nach wie vor verfügbar. Ein Beispiel: wenn ein Raumtemperatursensor der Heizung ausfällt, dann kann die Steuerung der Heizung trotzdem erfolgen indem der Steuerungsservice der Heizung andere in dem betreffenden Raum befindlichen Temperatursensoren verwendet, bis der defekte Sensor ausgetauscht wurde. Darüber hinaus kann eine automatisierte Reparaturmaßnahme in die Wege geleitet werden.

ForeSight Data-Space
Der ForeSight Data-Space ist eine offene, GAIA-X kompatible Datenplattform, in der die digitalen Zwillinge beheimatet sind.

Die Technologie hinter dem Digitalen Zwilling

Bisher war es eine zeit- und kostenintensive Aufgabe der Unternehmen, die einen „smarten Service“ anbieten wollen, alle benötigten Einzelsysteme in ihre Anwendungen bzw. Services einzubinden. Mit ForeSight ist diese aufwendige Grundlagenarbeit deutlich einfacher, denn der Datenraum bietet umfangreiche Schnittstellen zu bestehenden Systemwelten, IoT- und Streaming-Plattformen und Geräten. Alle Daten im ForeSight Datenraum werden schon während des Einbindens bzw. Imports semantisch mit dem SENSE WoT Schema beschrieben und in einer Datenbank für semantisch annotierte Daten verwaltet. Jeder digitale Wohnungszwilling verfügt über eine Datenbank und stellt sowohl Rohdaten wie auch semantisch beschriebene Daten bereit. Sie stehen allen Teilnehmern an dem ForeSight-Datenraum herstellerneutral (also gerade nicht „closed shop“) zur Verfügung.

IoT-Daten, Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sind die Eckpfeiler eines digitalen Zwillings im ForeSight-Datenraum, der in naher Echtzeit Daten erfasst, verarbeitet und auswertet. ForeSight bietet Konzepte und Beispielimplementierungen, wie existierende Feldbussysteme eingebunden werden können, um auch diese Daten im Datenraum verfügbar zu machen. Um abstrahierte und voranalysierte Daten transparent verfügbar zu machen, führt ForeSight sog. Virtual Sensors ein. Sie verhalten sich gegenüber einem konsumierenden Service wie ein echter Sensor, liefern jedoch abstrahierte Daten – ein wesentlicher Aspekt für den Datenschutz!

Durch ForeSight werden existierende Produkte kompatibel für digitale Ökosysteme

Zur Anbindung eigener Services an den ForeSight-Datenraum reicht eine einzige API um alle eingebundenen Systemwelten sowie auch KI-Basisservices in Form virtueller Sensoren nutzen zu können. Gerade kleinere und mittelständische Unternehmen erhalten dadurch einen entscheidenden Vorteil. Ihre Produkte und Systeme können durch Interoperabilität kompatibel für den Einsatz in digitalen Ökosystemen gemacht werden. Das heißt nicht, dass sie – etwa in Form von zusätzlich selbst angebotenen Services – über die Hardware hinaus in diesem Ökosystem agieren müssen. Aber ihre Produkte bleiben nachgefragt und werden – ggf. durch andere – ein Teil von neuer Wertschöpfung in diesem Ökosystem bzw. dem vollvernetzten, digitalen und herstellerneutralen Gebäude der Zukunft.

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