Was ist ein Digitaler Zwilling?

Möchten Sie wissen welche Auswirkungen die Sperrung einer Straße auf den Verkehr haben könnte oder wie ein geplanter Ortspark die Luftqualität beeinflussen würde? Der digitale Zwilling bietet die Möglichkeit „was passiert, wenn...?" Szenarien durchzuspielen, um bessere Verwaltungsentscheidungen auf Basis von fundierten Daten zu treffen und erleichtert somit die Stadtplanung. 

Das Konzept eines digitalen Zwillings beschreibt die Abbildung von realen Objekten in der virtuellen Welt. Digitale Zwillinge sind aus Daten und Algorithmen aufgebaut und können über Sensoren mit der realen Welt gekoppelt sein. Für die Erstellung  sind drei Elemente erforderlich:

1. das abzubildende Objekt,
2. ein digitaler Zwilling davon im virtuellen Raum und
3. Sensoren zur Bildung einer Verbindung zwischen dem realen Objekt und dem digitalen Zwilling.

Der digitale Zwilling enthält somit Modelle, Simulationen oder Algorithmen, welche die Eigenschaften des realen Objekts so exakt wie nur möglich widerspiegeln und ermöglicht es uns, ein Abbild unserer Realität zu schaffen, an dem wir Veränderungen vorab testen können. 

digitaler Zwilling als Unterstützung für kommunen?

Vernetze Abhängigkeiten sorgen im kommunalen Bereich für steigende Komplexität. Eine möglichst allumfassende Nachbildung des Zusammenspiels zwischen Menschen, Orten und Dingen mit Realdaten öffnet neue Türen für einen effizienteren und verbessertem Infrastrukturbetrieb. Die Integration von IoT-Daten (Internet of Things) ermöglicht uns hierbei Einblicke, um Veränderungen zu verstehen, während sie passieren. Wie bereits oben erwähnt ist das Ziel, die Realität so abzubilden, wie sie ist.  Ein digitaler Zwilling einer Stadt oder Kommune besteht somit aus digitalen Modellen, die kommunale Daten und Prozesse, sowohl mit als auch ohne Raumzeitbezug umfassen. Er kann auch jedes Merkmal, das in Form von Daten erfasst werden kann, wie z.B. Luftströmungsmuster, Verkehrssimulationen oder auch realistische Simulationen von Klima und Wetter in seinen räumlichen Kontext stellen. Durch die Überlagerung dieser Daten mit einer realistischen Darstellung einer Stadt oder Kommune machen digitale Zwillinge komplexe Zusammenhänge leichter vorstellbar und verständlich und ermöglichen es uns, Szenarien zu testen. So können wir erkennen, wie sich beispielsweise eine Änderung des Verkehrsmusters die Luftqualität beeinflusst, die Auswirkungen eines neuen Radwegs auf den Verkehr betrachten und anstatt die Wartung einer Brücke abzuwarten, könnten Verwaltungen in Echtzeit Informationen zur Belastung des Bauwerks gewinnen und ihre Entscheidung danach ausrichten.

was sind die Vorteile eines urbanen digitalen zwillings?

Digitale Zwillinge können zu einem ganzheitlich vernetzten Ökosystem zusammengesetzt werden, dessen Leistung laufend optimiert werden kann. Mit diesem Wissen wird das soziale, wirtschaftliche und ökologische Potential digitaler Zwillinge ersichtlich. Ein dynamisches und datenbasiertes Abbild ganzer Städte oder Kommunen bildet beispielsweise eine verbesserte Grundlage für die Analyse, Steuerung und Optimierung sämtlicher Prozesse, Infrastrukturen und Umweltsysteme. Damit ist es möglich, über neuartige Ansätze und Lösungen für eine fortgeschrittenen Smart-City-Infrastruktur nachzudenken und deren Auswirkungen zu simulieren. Er ist damit eine Grundvoraussetzung und ein zentrales Element für eine moderne Stadtentwicklung und  nicht "nur" ein digitales, geografisches Modell einer Stadt. Er enthält eine Fülle an Daten zu unterschiedlichen Themen sowie z.B. zum Verhalten von Luftströmungen, Wärmeentwicklung, Verschmutzungsgrad u.v.m. und macht es somit möglich, eine gesamte Stadt als eine dynamische und aktive Umgebung abzubilden.

Begrenzte finanzielle Ressourcen und knappe Budgets sind nur einige der vielen Herausforderungen mit denen sich Städte und Kommunen in der öffentlichen Verwaltung konfrontiert sehen. Ein digitaler Zwilling kann Antworten auf eine Vielzahl dieser Herausforderungen bieten. Indem er ermöglicht, datenbetriebene Entscheidungen zu treffen, vorausschauend zu planen, Kosten zu sparen und zielsicherer zu investieren. Die Visualisierungsmöglichkeiten können auch zu einer  Förderung der Bürgerbeteiligung beitragen, einerseits, um Bürgern und Unternehmen die Möglichkeit zu geben ihre Vorstellungen zu Nutzungsmöglichkeiten des öffentlichen Raumes zu äußern. Andererseits bringt deren Einbindung in Stadtplanungs- und Entwicklungsprozessen mit sich, dass mehr Verständnis für bauliche Veränderungen und deren simulierte Auswirkungen gewonnen werden können. 

Auch im Blick mit Klimaschutz und Nachhaltigkeit werden digitale kommunale Zwillinge werden in Zukunft notwendige Helfer für einen reduzierten Energie- und Ressourcenverbrauch, bessere Luftqualität und zur generellen Umweltüberwachung werden und erschließen uns darüber hinaus auch neue Möglichkeiten zur  Vorbereitung auf Notsituationen wie Naturkatastrophen oder Pandemien.