确保关键数据的准确性
“数字双胞胎”有助于识别基础设施结构的维护和服务工作。
科尔布兰德大桥（Köhlbrandbrücke）是汉堡市的一个地标，也是易北河大都市港口的经济和交通支柱。长达3.6公里的建造结构是高效的，但现在也需要大量的维护工作，毕竟它已有将近50年的历史，不再是一座最年轻的大桥。然而，由于每天有多达38000辆车驶过，它还必须承受很多。
此，这座斜拉桥被赋予了一个“数字双胞胎”。汉堡港务局（HPA）桥梁和工程结构能力中心负责人、土木工程师克里斯托夫-乌勒里希（Christof Ullerich）说："我们在此进行试点，来记录营运业务方面的问题。
那么“数字双胞胎”到底是什么？
粗略地说，它是一个基于电子传感器收集的真实数据的克隆体。它可以用来确定必要的维护和服务工作，例如汉堡港的科尔布兰德大桥。乌勒里希除此之外还负责汉堡港务局的创新项目，他说：“我们大约在三年前开始了'智能大桥'的项目，如今它已经成为预防性维护和自动交通控制的主要示范者。”为了进行该项目，520个传感器被安装在了大桥上，除此之外，还建立了一个状态监测系统。
“有了传感器，我们可以看到外面发生了什么。这有助于我们更好地评估情况。”乌勒里希补充说。该结构被映射为一个所谓的建筑信息模型（BIM），它捆绑了数据流。模拟数据，如根据DIN 1076标准进行的结构检查结果和来自连续传感器监测的数字数据，在其中被结合和分析。这位土木工程师解释说，“如果当一辆卡车从桥上轰然驶过时，传感器便会发出信号，这就像测量心律的心电图在某人跑上楼梯时发出信号。然而，在那之后一切应该会再次平静下来，无论是在桥上还是戴上测量设备并评估数据的“医生”。我们像医生一样，记录着桥梁的重要参数。"
克隆的目的是为了最大限度地减少停机时间，使成本和维修更容易计划。因此，传感器被安装在了关键位置上，如桥梁的留置电缆上。这些所谓的声音传感器记录了电缆振动所产生的声音。如果这种情况发生变化，则说明有问题。因此，会派人来检查这一切是否正常。“我们启动这个项目是受科尔布兰德大桥现存问题所启发的。”乌勒里希解释说。由于融资得到了保证，汉堡港务局实际上能够处理这一重大项目。
大桥的坡道是由混凝土制成的，中间部分是由钢制成的，所以产生光谱的范围非常广泛。他说：“我们想测试一下“数字双胞胎”所能达到的极限。”结果是：传感器使我们有可能单独观察每个结构，并以具体数据获得测量结果。因此，工程师们可以更好地评估在什么时候需要做什么，就桥梁而言，一旦出现问题，不一定要立即关闭交通。这些问题会自己显现，正如钢缆的声学传感器的例子所显示的那样。直到现在，有一个检查小组不得不亲身爬上去进行检查。
然而，“数字双胞胎”这一概念远远超出了 "智能大桥"项目的范围。因为汉堡港务局的愿景是开发一个数字港口双胞胎，也就是整个汉堡港的数字双胞胎。同时，那里会有许多个体的双胞胎。例如，易北河就有一个。它显示了在哪些地方有多深，以及哪些地方的沉积物必须被疏浚。汉堡港务局中负责研究和开发的计算机科学家乌尔里希-巴尔道夫（Ulrich Baldauf）解释说：“我们知道潮汐水平和水流，这一切都由传感器测量着。”此外，通过自动识别系统（AIS），人们可以知道所有船舶的动向，以及卸货所需的时间。这使得优化流程成为可能。他还说："而且我们还有一个道路交通的双胞胎。”这反过来又能够知道港口的交通和道路状况。
到目前为止，所有克隆体都是单一使用的。巴尔道夫说：“但我们已经看到了将所有单独的双胞胎组合在一起形成一个整体的港口双胞胎的巨大潜力。”其目的是确定，例如，船舶延迟抵达或桥梁关闭对道路交通或排放有什么影响。有可能建立一个总体性的监测系统，并在有事情发生的地方进行具体干预。
汉堡港务局还希望将这些数据用于战略港口规划。通过这种方式，可以模拟一个新区域的不同使用方案，例如，在那里建造一个氢气或集装箱码头是否有意义，或者建造一个仓库是否更好。每种情况对航运和公路交通、成本和排放都有不同的影响，这些都可以事先计算。在港口之外，该技术也已经在使用。例如，来自波恩的Railwatch公司还很年轻，它开发了一个测量系统，可以在货车经过时，创建一个货物列车的数字双胞胎。技术背景是在车皮技术员的工作通常是在风和日丽的情况下，从四面八方行走在终点站准备出发的货物列车，并手动检查它们是否有损坏。如果他发现有损坏，就必须将有问题的车皮从600米长的火车上移走--这是一个耗时和耗资的程序。
“我们已经可以在8米的距离内记录列车经过的轨道，并根据高分辨率图像识别机车或货运车皮的技术状况。”Railwatch公司的首席运营官和首席技术官托比亚斯-弗雷德（Tobias Frede）说到。因此，受损的车辆在抵达后甚至不能用于继续旅行。为此，该公司已经在欧洲的公共铁路网络上安装了25套名为Pulsar的测量系统，该系统还可以检测UIC车皮号码、车皮铭文和危险品标志。弗雷德解释说：“为了能够创建一个数字双胞胎，我们需要关于货车、车轴数量、间距和负载的所有数据，我们的系统在运输过程中将以数字方式自动记录。”因此，Railwatch公司可以计算出，例如，在需要更换刹车片之前，刹车片可以使用多长时间。他补充说：“该系统还能确定一个轮组是否有平坦的地方。”
探测工作是以声学方式进行的，如果一个车轮敲得很响，就说明出了问题。“数字双胞胎”能支持货车技术员的工作。其检测到的任何损害都会传送给技术员，以便他能更快地找到它。然后，技术员会决定汽车是否需要去车间进行维修或可以继续其旅程。
车站沿线轨道若位于私人财产上，不必与基础设施，即铁路连接。弗雷德补充说：“该设备在四个小时内就能完成设置，只需要一个电源连接。”Railwatch使用5G标准，使得收集到的数据可以快速传输到公司自己的云端进行处理。为此，Pulsar配备了特殊的摄像头和传感器技术。该公司还代表客户将测量站安装在工业入口处、海港码头或边境口岸。
例如，去年，Railwatch与汉堡港和物流公司（HHLA）旗下的德国铁路运输公司Metrans共同发起了 "DigiTwin "项目，这是一个为货车技术检查提供数字化支持的实地测试。项目经理弗雷德解释说：“DigiTwin项目使得铁路货运的数字化转型成为可能。”德国联邦交通和数字基础设施部(BMVI)正在资助该项目，作为其 “铁路货运未来计划”的一部分其将，提供约350万欧元的资金。该试验将持续到2023年底。
公路的货物运输也已有了“数字双胞胎”。例如，来自纽伦堡的Cargo Support公司专门从事围绕货物运输的灵活数字解决方案，其产品组合中的软件可以实时处理所有相关数据。“我们已经开发了一个旅程模型，能映射出运输的现实，并在任何时候都保持动态。”总经理沃尔克-哈施（Volker Hasch）解释说。旅程模型代表了一个完整的供应链，从卡车到铁路再到船舶运输，并包括了订购方和接收方以及海关。他补充说：“数字双胞胎能够代表调度的现实。”
现实的情况必须为每一次运输单独建立，有时会在游览过程中会发生变化，无论是计划增加一个站点，还是由于道路关闭，卡车必须采取不同的路线。如果一艘船晚到，这也会对计划中的卡车运输产生影响。哈施说：“如此调度员就必须在很短的时间内做出反应。因此，数字双胞胎的任务也是要监测和检查各个运输段。这是通过定位装载单位或卡车、火车和船舶，或由卡车司机通过货物支持应用程序传输各自的状态来实现的。”
“如果有哪怕是最轻微的偏差，数字双胞胎也会通知调度员，这样调度员就能决定下一步该怎么做。”货物支持部总经理哈施解释说。由于有如此多的运输，调度员不可能通过电话通知每个客户。“数字双胞胎”就在这其中发挥作用，将所有的数据汇集在这里。用户是使用Cargo Support的应用程序还是他自己的系统并不重要。因为所有数据也可以从第三方系统转移到“数字双胞胎”上。“数字双胞胎”也可应用到模拟运输，例如，如果目标是减少二氧化碳排放，就可以分析发现在哪些路线上使用铁路作为运输工具更好。