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Sicherheitstechnik softwarebasiert simulieren

Dez 3, 2019 | Arbeitsschutz

Potenziale bei der Planung

Sicherheitstechnik
softwarebasiert simulieren

Die Digitalisierung bietet mit virtuellen Medien und Simulationen ganz neue Möglichkeiten für die Planung von Sicherheitstechnik. So lassen sich über einen digitalen Gebäudezwilling bereits vor Baubeginn die erforderlichen technischen und baulichen Voraussetzungen definieren und erproben. Die Folge sind nicht nur zuverlässig hohe Sicherheitsstandards, sondern auch erhebliche Kosten- und Zeiteinsparungen. Die Potenziale einer softwarebasierten Planung zeigen sich zum Beispiel bei der Konzeption von Alarmierung und Evakuierung im Brand- und Gefahrenfall.

Ein konkretes Beispiel dafür, wie der Digital Twin die Sicherheit von Mensch und Gebäude erhöht, ist die Simulation der Gebäudeentfluchtung und zwar sowohl in der Planungsphase als auch im Praxisbetrieb. (Bild: Siemens AG)

Auch wenn sich die Welt heute schneller zu drehen scheint als noch vor einigen Jahren, ist das Ziel von sicherheitstechnischen Konzepten noch immer dasselbe: der zuverlässige Schutz von Menschen, Sachwerten und Prozessen. Die jeweiligen Sicherheitsaspekte konzentrieren sich zum einen auf den Schutz von Personen. Hierbei geht es z.B. um die frühzeitige Detektion einer Gefahrensituation und um das sichere Evakuieren von Personen, die sich im Gebäude aufhalten. Zum anderen wird auch der Schutz von Sachwerten, von Personaldaten und von Knowhow immer wichtiger. Fertigungs- und Laborprozesse müssen ebenso zuverlässig überwacht werden wie etwa IT-Infrastrukturen. Die Grundlage für Sicherheitskonzepte, die solche komplexen Ansprüche passgenau erfüllen, bildet eine detaillierte, gewerkeübergreifende Planung, die sämtliche Bereiche einer Infrastruktur gleichermaßen berücksichtigt.

Der digitale Gebäudezwilling

Bei der Entwicklung von integrierten Gesamtlösungen, die diesen Ansprüchen genügen, hilft eine softwaregestützte Simulation, etwa in Form eines Digital Twin, eines digitalen Zwillings des Gebäudes. So wird beim Building Information Modeling – oder kurz BIM – das gesamte Gebäude mit allen Gewerken parallel und abgestimmt geplant und im virtuellen Digitalmodell simuliert, getestet und bei Bedarf korrigiert. Das Gebäude wird also quasi zweimal gebaut: einmal virtuell auf dem Computer und erst dann physisch in der Realität. So können mögliche Kollisionen der Gewerke und Unstimmigkeiten einfach in der Software geändert werden und müssen nicht mühevoll auf der Baustelle oder gar im laufenden Betrieb behoben werden. Um ein breites Anwendungsspektrum abdecken zu können, unterscheidet man bei dem digitalen Zwilling eines Gebäudes zwischen drei unterschiedlichen Typen: Product Twin, Construction Twin und Performance Twin. Der Product Twin bildet jede verbaute Komponente als BIM-konformen Datensatz ab und bietet damit alle relevanten Informationen zu Bauweise, Material, Auslegung und Funktion des jeweiligen Geräts. Der Construction Twin bildet das Gebäude mit allen seinen baulichen Details ab. Er wird für die Vorplanung benötigt und erlaubt u.a. umfangreiche Simulationen für den späteren Gebäudebetrieb. Das größte Potenzial für den effizienten und sicheren Betrieb eines Gebäudes aber liegt im Performance Twin. In diesen werden Live-Daten aus dem Gebäude übertragen und in Echtzeit als komplettes Online-Abbild des Objekts im laufenden Betrieb bereitgestellt. Der Performance Twin wird damit zur Datendrehscheibe, in die unterschiedlichste Systeme integriert werden können und durch die sich Gebäudeperformance und -effizienz steigern lassen. Dank der gesammelten Daten können auch Serviceleistungen, z.B. aus der Wartung, digitalisiert und effizienter gestaltet werden – wertvolle Zeit und Ressourcen werden so gespart.

Virtual Reality in der Praxis

Ein praktischer Anwendungsfall zeigt, wie die Planung sicherheitstechnischer Anlagen mittels Virtual Reality (VR) in Zukunft aussehen kann. Um zu entscheiden, wie viele und welche Infrarotsensoren für die Perimeter-Außensicherung eines Geländes bzw. Gebäudes erforderlich sind, lassen sich die von den Sensoren nicht abgedeckten Überwachungszonen sichtbar darstellen und z.B. behindernde Objekte sofort identifizieren. Oder man kann in der virtuellen Szenerie erkennen, ob die Abstände der einzelnen Strahlen der Infrarotstrecke im richtigen Abstand gewählt wurden. Gerade bei komplexeren Überwachungssensoren kann sich dann zeigen, dass mehr Sensoren notwendig sind als ursprünglich angenommen. Während der Planungsphase kann man dies noch einfach korrigieren, während eine spätere Nachrüstung hohe Folgekosten bedeuten würde.

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