Digitale Zwillinge: Hilfe bei der Vorhersage von Katastrophen und Verkehrsunfällen

Eine neue Unternehmenskooperation führt zu sichtbaren Ergebnissen: Fujitsu und Hexagons Abteilung für Sicherheits-, Infrastruktur- und Geodatenlösungen entwickeln gemeinsam eine Reihe von Anwendungen für digitale Zwillinge. Deren Zweck soll es sein, Naturkatastrophen und Verkehrsunfälle vorherzusagen sowie zu entschärfen. Die Initiative ist Teil einer im Juni 2022 gegründeten Allianz, die es sich zum Ziel gesetzt hat, katastrophenresistente Städte zu schaffen.

Auf welcher Basis fußt die Kooperation? Die beiden Unternehmen entwickeln ein Prognosemodell, das anhand von Niederschlagsdaten das Ausmaß und die Auswirkungen von Überschwemmungen berechnet sowie visualisiert. Gleichzeitig kann das Tool Analysen über mögliche Schäden durchführen. Diese Daten unterstützen Städte dabei, Pläne für den Katastrophenschutz zu entwickeln.

Im Bereich der Verkehrssicherheit setzen Fujitsu und Hexagon auf eine Anwendung, mit der sich potenzielle Problembereiche identifiziert lassen. Darunter fallen vor allem Stadtgebiete, in denen ein hohes Verkehrsaufkommen und die Straßengestaltungen das Unfallrisiko erhöhen. In diesem Fall kann das Tool Verbesserungsmaßnahmen vorschlagen – und so Stadtplanern das Entwickeln von sicheren Verkehrsnetzen erleichtern.

In Zukunft werden die beiden Unternehmen Feldtests durchführen, um bis März 2024 Lösungen auf globaler Ebene zu konzipieren. Die Anwendungsfälle wurden auf der HxGN LIVE Global 2023 vorgestellt: Die Konferenz für digitale Lösungen von Hexagon, die am 13. Juni 2023 in Las Vegas stattfand.

Der Anwendungsfall zur erweiterten Hochwasservorhersage koordiniert und visualisiert Daten aus verschiedenen Bereichen wie Verkehr, Energie, Medizin und Umwelt. Weiterhin nutzt das Programm die Computing-as-a-Service-Plattform (CaaS) von Fujitsu zusammen mit der Geodatenanwendung M.App Enterprise von Hexagon, um Katastrophenbedrohungen zu analysieren, verifizieren und Maßnahmen zur Vorbereitung auf den Katastrophenfall vorzuschlagen. Dafür setzt die Lösung einen Digitalen Zwilling ein, der die realen Bedingungen detailliert nachbildet und Schätzungen über den Wert der Schäden vornimmt. Darüber hinaus werden sichere Evakuierungsrouten und Mittel zum Schutz der Infrastruktur mithilfe von Wettervorhersagediensten und IoT-Wettersensoren vorgestellt.

In Bezug auf die Reduzierung von Verkehrsunfällen sieht der Anwendungsfall folgendermaßen aus: Hier kommt eine Kombination aus dem Geodaten-Visualisierungstool M.App Enterprise von Hexagon und den Infrastrukturdiensten von Fujitsu zum Einsatz. Daraus lässt sich eine Anwendung entwickeln, die Regionen bzw. bestimmte Straßenbereiche mit hoher Verkehrsunfallrate visualisiert und das Verkehrsaufkommen, die Straßengestaltung, die Beschilderung sowie andere Faktoren analysiert. Im Anschluss berechnet das Tool Empfehlungen. Diese folgen dem International Road Assessment Program (iRAP).

Ein Beispiel: An einem Ort mit geringem Verkehrsaufkommen, aber häufigen Unfällen, werden mehrere Verbesserungsmaßnahmen zusammen dargestellt – wie Geschwindigkeitskontrollen, die Aufstellung von Verkehrsschildern sowie die Absperrung von Fahrspuren durch Leitplanken. So erhalten Stadt- und Straßenplaner innerhalb kürzester Zeit eine sinnvolle Lösung als Vorschlag. Dies ist oftmals deutlich kostengünstiger, als wenn erst aufwendige Analysen und Berechnungen durchgeführt werden müssen.

Praktische Anwendung mit anderem Zweck

In Stuttgart wird die Plattform des Digitalen Zwillings zur Visualisierung und Analyse von IoT-Sensordaten für einen anderen Zweck eingesetzt: Die Lösung soll helfen, die Lebensqualität der 600.000 Stadtbewohner zu verbessern.

In diesem speziellen Fall präsentiert die Lösung die Möglichkeit zur Überwachung von Sensoren, die beispielsweise die Wasserqualität und die Belegung von Parkplätzen messen. So lassen sich Arbeitsabläufe optimieren und fundierte Entscheidungen für die Zukunft treffen. Die Plattform der Digitalen Zwillinge nutzt M.App Enterprise und Xalt sowie die Cloud-Infrastruktur-Services von Fujitsu.

„Das Stuttgarter Urban-Digital-Twin-Projekt wird eine große Menge an Umwelt- und Mobilitätsdaten liefern. Mithilfe von Hexagon und der IoT-Datenanalyseplattform von Fujitsu ist es möglich, diese Ergebnisse in einem intelligenteren Entscheidungsprozess zum Wohle unserer Stadt zu nutzen“, sagt Jens Schumacher, IT-Leiter im Stuttgarter Tiefbauamt.

Partnerschaft zum Wohle der städtischen Nachhaltigkeit

Die Zusammenarbeit zwischen Fujitsu und Hexagon begann im Juni 2022 mit einem Ziel: die Entwicklung sowie Förderung von Anwendungsfällen zu beschleunigen, die zur Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen beitragen. Dieser Prozess soll ermöglichen, eine „vertrauenswürdige Gesellschaft“ zu verwirklichen – ein nachhaltiger und widerstandsfähiger Ort, an dem Menschen in Harmonie und Wohlstand zusammenleben können.

Im Rahmen der Arbeit werden Technologien und Lösungen des Digitalen Zwillings beider Unternehmen erforscht. Darunter fallen IoT-Sensoren, eine Hochleistungs-Recheninfrastruktur sowie Plattformen für die Datenverarbeitung, Analysen mit künstlicher Intelligenz (KI) und fortschrittliche Visualisierung.

„Städte spielen eine führende Rolle bei der Lösung globaler Herausforderungen, angefangen bei den Auswirkungen des Klimawandels bis hin zur Verringerung der Zahl der Verkehrstoten. Unsere Partnerschaft mit Fujitsu kann Städten helfen, Daten effizient zu nutzen, um diese drängenden Probleme zu lösen und Nachhaltigkeits- sowie Sicherheitsziele zu erreichen“, erklärt Steven Cost, Präsident des Geschäftsbereichs Sicherheit, Infrastruktur und Geodatenlösungen von Hexagon.

Dazu legt Yoshinami Takahashi, Vice President und Leiter der Global Solutions Group von Fujitsu, die Position des IT-Konzerns dar: „Unser Ziel bei Fujitsu ist es, die Vision einer ‚Trusted Society‘ in die Praxis umzusetzen. Die Partnerschaft mit Hexagon wird es uns ermöglichen, unsere Reichweite zu vergrößern – und so lebenswertere Städte und Regionen auf der ganzen Welt zu schaffen.“