H2O Digital Twin Technologie Generelle Konzeption und Aktivitäten von GWP

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H2O Digital Twin Technologie Generelle Konzeption und Aktivitäten von GWP

Dr. Richard J. Vestner

Cleantech Initiative Ostdeutschland | 11.11.2020

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Inhalt

1. Vorstellung Bentley Systems 2. Definition “Digitaler Zwilling”

3. IT Architektur

4. Wasserwirtschaftliche Anwendungen

o Komplexe Abbildung einer städtischen Wasserversorgung o Augmented Reality Modell Leitungskataster

o Virtual Reality Modell Tiefbau

o Einbindung in ein Smart City Realitätsmodell

5. Aktivitäten von German Water Partnership (GWP e.V.)

6. Zusammenfassung

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Schienennetze Wassernetze

Funkmasten Windturbinen

Straßennetze Brücken

Softwarelösungen für Projektausführung und Anlagen Performance

“Bentley’s mission is to provide

innovative software and services

for the enterprises and professionals who

design, build, and operate

the world’s infrastructure – sustaining the global economy and environment for

improved quality of life.”

Wasseranlagen

Kraftwerke

Digital Factories Trafostationen

Umspannwerke Leitungsnetze

Digitale Städte

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• Spezifikationen

• Zeichnungen

• Dokumente

• xD-Modelle

• Analysen

• Geotech

• Herstellerinfos

Planung/Bau

• IIoT Daten

• SCADA

• Sensoren

• Dronen

• Kameras

• LiDAR

• Prozessmodelle

Betrieb

• Betriebsmittel- kennzeichen

• Arbeitsaufträge

• Wartungs- und Inspektions- unterlagen

• GIS

IT

3D/XR Immersive Visualization

KI/ML Auswertung Sichtbarkeit

iTwins werden kontinuierlich mit den Daten der physischen Anlage aktualisiert. Diese Daten werden benutzt, um den Leistungsstand

nachzuvollziehen und die Leistungsfähigkeit zu modellieren.

4DZeitleiste der Änderungen

www.bentley.com/iTwin

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Betrieb

Bauausführung

Analyse

Entwurf Planung

Lebenszyklusbetrachtung ermöglicht durch Vernetzung von

• digitalem Kontext

• digitalen Bestandteilen

• Chronologie

www.bentley.com/iTwin

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Einblicke Verständnis

Entscheidungen Ergebnisse

Daten

Interventionen Reales Objekt

Reales System

Digitaler Zwilling

Quelle: in Anlehnung an Centre for Digital Built Britain

Leistung

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Quellenverweise

Korrespondenz Wasserwirtschaft 2019 (12) Nr. 10 Korrespondenz Abwasser Abfall 2019 (66) Nr. 12

Essener Tagung 2016: Was bedeutet der 4.0- Ansatz für die Wasserwirtschaft? gwa Nr. 239

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Um das Potenzial auszuschöpfen, sind drei Dimensionen des Digitalen Zwillings zu vernetzen

[R. Vestner: Der Digitale Zwilling in der Wasserwirtschaft; 2019]

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Definition

Ein Digitaler Zwilling besteht aus einem Ensemble miteinander verbundener digitaler Modelle, die Geometrie, Standort, Verhalten und Leistung eines physischen Objekts, einer Anlage oder eines Systems über seinen gesamten Lebenszyklus darstellen.

Er steht in ständigem Austausch in einer vernetzten Datenumgebung*, um seinen Status, seinen Arbeitszustand oder seine Position nahezu in Echtzeit mit der Realität zu synchronisieren und vorausschauend Rückmeldungen zu geben.

Der Digitale Zwilling ermöglicht ein besseres Verständnis von der Leistung des realen Systems und eine Optimierung von Herstellung, Betrieb und Wartung.

*CDE: siehe DIN SPEC 91391 (April 2019)

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4D Visualisierung des technischen Wandels im Lebenszyklus

OpenUtilities OpenRail

OpenCities

OpenSite

OpenRoads OpenPlant

OpenBridge

OpenGround

OpenComms OpenBuildings

OpenFlows

Digital Context Digital

Components Digital Chronology Revit

SP3D

AVEVA

Others

Design- und Simulationstools von

Drittanbietern und Bentley Bridges Infrastructure Digital Twin

Power BI

ProjectWise AssetWise

Microsoft

Teams iTwin

Services

WaterSight

HoloLens App

Digital Twin Enabled Applications

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Interchange Formats

IFC

FBX

OBJ

ACIS(.sat) CGM DXF

(.igs)IGES JT

STL

Land XML Parasolid

(.x_t)

Shape files

(SHP) STEP

(.stp) i-model

MIF / MID

VUE

Bentley Design Applications

OpenPlant PID

OpenRoads Designer OpenBuildings

Designer

OpenRail Designer AutoPLANT

Modeler MicroStation

CONNECT Edition MicroStation V8i

Third Party Design Applications

Civil 3D

Revit

AutoCAD

AVEVA E3D

AVEVA Diagrams

SketchUp Rhino (.3dm)

AVEVA PDMS AVEVA PID

Intergraph

Smart 3D Intergraph Smart P&ID 3D Studio (.3ds)

Unterstützte Designanwendungen und Austauschformate

OpenBridge

OpenSite Designer OpenPlant

Modeler

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Simulation & Modellierung von Wasserinfrastruktur

WaterGEMS, WaterOPS, WaterSight SewerGEMS, SewerOPS

Flood

www.bentley.com/en/products/brands/openflows

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Aufbau und Einsatz eines

Digital Zwillings für

Águas do Porto

Siehe: https://www.bentley.com/en/project- profiles/2019/aguas-do-porto_h2porto

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OpenFlows WaterSight

Unternehmens- planung &

Steuerung (ERP) SCADA

Automation Feldebene GIS

Interoperabilität zwischen Unternehmenstechnologien

Hydraulisches Modell KI Modell

`

IIoT

Wetter, Drohnen etc.

Netzwerk Überwachung

Wasserverluste Alterung

Leistungs- überwachung

aller Pumpen

Energieeinsatz Wirkungsgrade

Wasserbehälter

Min/Max Alarme Volumenaustausch

Wasser Audit

Automatische IWA Massenbilanz Nächtl. Min. Fluss

Ereignis Planung/Reaktion

Außerbetriebnahmen Bedarf bei Feuer

Rohrbruch

Investitions Planung

Multiparameter- Analyse Kollisionsprüfung

Siehe auch: https://www.bentley.com/en/campaigns/digital-twins/water-infrastructure

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GWP Broschüre Wasser 4.0

2. Auflage 2019

Beschreibt das Verständnis der GWP Mitglieder von Wasser 4.0

• als Strategie für die Wasserwirtschaft

• in Phasen, Ebenen oder Reifegraden

Siehe: https://germanwaterpartnership.de/de/

arbeitskreise/arbeitskreis-wasser-4-0/

Überreichung an Sts Adler/BMU im Mai 2016

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Erfahrungen bei der Entwicklung von Digitalen Zwillingen

Die Digitalisierung der Wasserwirtschaft fängt nicht bei Null an

▪ Es müssen verschiedene Optionen zum Start geboten werden, Integration ist entscheidend

▪ Investitionen in der Vergangenheit müssen respektiert werden

▪ Flexibilität und Interoperabilität sind der Schlüssel

Angepasste Lösungen entstehen schrittweise und beginnen mit einer Bestandsaufnahme

▪ Design-Thinking anwenden, um Bedürfnisse und Schwachstellen zu identifizieren

▪ Gefolgt von einer agilen Entwicklungsphase

▪ Ein DZ ist nicht“plug & play”: digitale Integration und Dienstleistungen mit Fachwissen erforderlich

Maßgebliche technische Herausforderungen erfordern aktuelle Antworten

▪ Daten aus versch. Quellen und von versch. Herstellern erfassen, aggregieren, ausrichten, bereinigen

▪ Änderungsverfolgung komplexer Engineering- und Prozessdaten

▪ Verarbeiten und Präsentieren verschiedener Inhaltsebenen in einer einheitlichen 3D/4D-Visualisierung

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Vielen Dank!

richard.vestner@bentley.com