Die Digitalisierung in Städten und der Industrie rückt die Vernetzung von Daten zur Generierung neuer intelligenter Lösungen in den Vordergrund. Durch die Integration von digitalen Zwillingen, IoT-Technologien und intelligenten Datenanalysen schaffen fortschrittliche Datenplattformen die Grundlage für vernetzte, effiziente und nachhaltige Städte und Industrien. EDAG entwickelt skalierbare, interoperable Datenplattformen, die nahtlose Verbindungen zwischen physischer und digitaler Welt ermöglichen und so Prozesse in Smart Cities und der Industrie optimieren.
Interoperable Datenplattformen bilden das Rückgrat datengetriebener Aktivitäten: Sie unterstützen die Entwicklung spezifischer Applikationen, digitaler Zwillinge und Ökosysteme bis hin zum urbanen und Industrial Metaverse. Die Daten fließen in eine zentrale Datenplattform – das „digitale Gehirn“ – das alle relevanten Informationen strukturiert speichert und für nachgelagerte Prozesse bereitstellt.
Datenplattformen und digitale Zwillinge: Basis für das Industrial Metaverse
Im Industrial Metaverse spiegeln digitale Zwillinge präzise Daten von realen Maschinen, Fabriken, Gebäuden, Netzen und Transportsystemen und verknüpfen diese. Unternehmen können mit Hilfe der gesammelten Daten auf den Datenplattformen Produktabläufe in Echtzeit überwachen, analysieren, optimieren und Fehler voraussagen. Dies eröffnet eine Vielzahl von Anwendungen, etwa für die Produktentwicklung, für das Management der Lieferkette, für die Wartung und Überwachung, Reparatur, Training und Schulungen.
Smart Cities und die Rolle digitaler Zwillinge und Datenplattformen
Das urbane Metaverse, auch Smart-City-Metaverse genannt, ist weniger bekannt. Es integriert Technologien in das städtische Gefüge, um die Stadtplanung, Infrastruktur, Dienstleistungen für die Bürger und Lebensqualität zu verbessern. Digitale Zwillinge und Datenplattformen spielen auch im urbanen Metaverse eine entscheidende Rolle. Sie schaffen virtuelle Repräsentationen physischer Infrastrukturen, Gebäude und Systeme und ermöglichen Simulationen, Analysen und Optimierungen, bevor Änderungen in der realen Welt umgesetzt werden. Sie helfen Städten und Kommunen, fundiertere Entscheidungen zu treffen und Kosten zu sparen.
Im urbanen Metaversum eröffnen sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, etwa in der Verkehrssteuerung, Müllentsorgung, Grünanlagenpflege, Energieversorgung bis hin zur öffentlichen Sicherheit oder Wetterfrühwarnsystemen. Verkehrssysteme können beispielsweise durch Echtzeit-Daten und Sensorik so gesteuert werden, dass Verkehrsstaus minimiert und der öffentliche Nahverkehr effizienter gestaltet wird.
Das urbane Metaversum befindet sich noch in einer frühen Erforschungsphase. Laut ABI Research werden bis 2030 fast 700 Städte irgendeine Form von Metaverse-Infrastruktur eingerichtet haben, häufig als Erweiterung bestehender städtischer digitaler Zwillingsplattformen und -lösungen.1
EDAG CityBot: Ein innovatives Ökosystem für die Smart City
Als erfahrener Technologiepartner entwickelt EDAG leistungsfähige, skalierbare digitale Zwillinge und interoperable Datenplattformen, die Unternehmen und Städte dabei unterstützen, die Potenziale des industriellen Metaverse bzw. des urbanen Metaverse auszuschöpfen. Am Beispiel des EDAG CityBot-Ökosystems geben wir einen Einblick in Technologien und mögliche Anwendungsfälle in der Smart City. 
Der EDAG CityBot ist ein durchdachtes Ökosystem – ein Netz miteinander verbundener digitaler Zwillinge, die in einer Datenplattform zusammenkommen. Die vernetzten, multifunktionalen, hochautomatisierten Roboterfahrzeuge interagieren sowohl untereinander als auch mit der städtischen Infrastruktur und den Nutzerinnen bzw. Nutzern. Die Fahrzeuge nutzen kollektive Daten und Erkenntnisse, um effizient unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen. Mit verschiedenen Anbaumodulen lassen sie sich als Fahrgastzelle, Cargo-Träger, Stadtreinigungsgerät oder zur Grünanlagenpflege konfigurieren. Das modulare Design ermöglicht eine flexible Anpassung an die wechselnden Anforderungen.
EDAG 360-Grad-Datenplattform: Das Rückgrat für effizientes Management und Simulation in Echtzeit
Für die Verwaltung und Steuerung dieser hochautomatisierten Roboterflotten hat EDAG eine zentrale Datenplattform entwickelt, die die verschiedenen digitalen Zwillinge des CityBot-Ökosystems abbildet und simuliert. Das CityBot-Ökosystem umfasst digitale Zwillinge der realen Betriebsumgebung, der CityBots selbst, des Wetters und der Nutzerin bzw. Nutzers.
Ein Beispiel ist der CityBot mit Fahrgastzelle. Die digitalen Zwillinge simulieren die Echtzeitdaten zur Optimierung der Routenplanung und des Auftragsmanagement. Die CityBot-Datenplattform empfängt die Daten aus den unterschiedlichen Quellen, verarbeitet sie intelligent und stellt sie den Nutzergruppen bedarfsgerecht zur Verfügung. Das intelligente Verkehrsmanagement-System berücksichtigt dabei Straßensperrungen und Hindernisse wie parkende Fahrzeuge. In komplexen Situationen kann der CityBot von einem Teleoperator manuell gesteuert werden. Echtzeitkameras am CityBot und auf der Betriebsstätte unterstützen dabei. Der CityBot sendet ein Signal an den Leitstand, wo alle relevanten Daten der verbundenen digitalen Zwillinge aggregiert, korreliert und einem Mitarbeitenden auf seinem Dashboard angezeigt werden. Bei Bedarf stellt der Mitarbeitende im Leitstand die Daten einem Operator zur Verfügung, der die Situation manuell löst.
Dabei können auch Apps eingesetzt werden, individuell für die Arbeits- und Personentransportaufträge der Kunden entwickelt. 
Skalierbare Plattform und generatives Design für maximale Effizienz
Um die Entwicklungskosten für CityBots oder neue Module niedrig zu halten, setzt EDAG auf Generatives Design. Dieser automatisierte, kontinuierliche Entwicklungsprozess, auch „Closed Loop Engineering“ genannt, passt Bauteile präzise auf Belastungen und Einsatzbereiche an. Das Entwicklungsteam gibt Anforderungen, Ziele und bevorzugte Materialien und Fertigungsprozesse an. Die generative Engine erstellt daraus automatisch einen für die Fertigung geeigneten Entwurf, der als Ausgangspunkt für die weitere Entwicklungsarbeit dient. Dieser Prozess umfasst Live-Datenerfassung, automatisierte Optimierung und flexible Produktion. Die Echtzeit-Daten aus dem Betrieb fließen kontinuierlich in die Optimierung ein und werden in einer flexiblen Produktionsumgebung schnell umgesetzt.
Zusätzlich empfängt die Datenplattform Sensor-Daten des CityBots, um anstehende Instandhaltungsaufgaben mit Künstlicher Intelligenz (KI) vorherzusagen. So lassen sich Ausfälle vermeiden und die Verfügbarkeit des CityBot-Ökosystems erhöhen. Business-Intelligence-Tools (BI) wie Grafana werten die Daten aus, zeigen Zusammenhänge und KPIs auf und verbessern das System. 
Ereignisgesteuerte Architektur und Open-Source Technologien
Die EDAG 360-Grad-Datenplattform nutzt eine ereignisgesteuerte Architektur mit Microservices. Sie basiert auf der freien Software Apache Kafka und ermöglicht die reaktive Verarbeitung von Datenströmen. Das Open-Source-System Kubernetes stellt die Skalierbarkeit und Entkopplung der einzelnen Services sicher. So können Ereignisse und große Datenmengen in Echtzeit verarbeitet und schnell auf Veränderungen reagiert werden, während die Datenplattform flexibel und fehlertolerant bleibt.
Auf Basis der empfangenen Daten aus 3rd-Party-Applikationen und angebundenen Sensoren werden KI-Modelle trainiert, die präzise Vorhersagen und Empfehlungen zur Optimierung des Systems, z.B. Routenoptimierung und Predictive Maintenance, liefern.
Zur Sicherstellung der Interoperabilität mit verschiedenen IoT-Geräten und -Diensten setzt EDAG auf FIWARE, eine Open-Source-Technologie, die standardisierte Schnittstellen bereitstellt. Diese vereinfacht die Kommunikation und Datenintegration, während modulare Komponenten eine flexible Anpassung an spezifische Anforderungen erlauben. Die Unterstützung durch die aktive FIWARE-Entwicklergemeinschaft fördert kontinuierlich Innovationen und Verbesserungen der Datenplattform.
Zur Interaktion mit den Sensoren, Aktoren und Drittsystemen kommen etablierte Protokolle wie ROS2, LoRaWAN und MQTT zum Einsatz.
Beispielanwendungen EDAG CityBot: Ressourceneffiziente Bewässerung und Müllentsorgung 
Bildquelle: Adobe Stock
Das EDAG CityBot-Ökosystem ermöglicht die bedarfsgerechte Bewässerung von Grünflächen durch den Einsatz digitaler Zwillinge von Grünflächen und Bäumen. Sie berücksichtigen Parameter wie den Wasserbedarf der Pflanzen durch installierte Bodenfeuchtesensoren. Der digitale Zwilling Wetter misst die aktuellen Wetterbedingungen. Basierend auf den Daten ermittelt die Plattform, welche Grünflächen und Bäume wie viel Wasser benötigen und welche Route für die Bewässerung am effizientesten ist. So wird Wasser ressourcenschonend eingesetzt, die Gesundheit der Pflanzen gefördert und Kosten für Wasser und Betrieb gesenkt. Darüber hinaus trägt die präzise Bewässerung zu einer nachhaltigen Nutzung der städtischen Ressourcen bei und unterstützt die ökologische Entwicklung der Stadt. Gepflegte Grünflächen verschönern das Stadtbild und erhöhen die Lebensqualität der Bewohnerinnen und Bewohner, indem sie angenehme und attraktive Aufenthaltsorte schaffen.
Eine andere Option bietet die smarte Müllentsorgung. Füllstandsensoren in Müllcontainern stoßen bedarfsgerechte Entleerungen an. Der CityBot entleert nur volle Container auf seiner Route und lässt leere Container unberührt.
Fazit: Intelligente, nachhaltige Lösungen für Städte und Industrie dank digitaler Zwillinge, fortschrittlicher Datenplattformen und innovativer Technologien
Die Entwicklung digitaler Zwillinge und fortschrittlicher Datenplattformen sowie der Einsatz von KI und IoT ermöglichen Lösungen für nachhaltigere und effizientere Städte und Industrien. Virtuelle Simulationen in städtischen Bereichen, wie z. B. Infrastruktur, Verkehr und Ressourcenmanagement, und in der Industrie helfen dabei, Probleme frühzeitig zu erkennen und zu lösen. Dies führt zu einer effizienteren und nachhaltigeren Entwicklung.
Für Stadtverwaltungen und Industrien empfiehlt sich die Zusammenarbeit mit Technologieintegratoren, um Ideen, Fähigkeiten und Technologien zusammenzubringen. Der Fokus sollte zu Beginn auf digitale Zwillinge und Ökosysteme liegen, die später im urbanen oder industriellen Metaverse zusammengeführt werden. Je mehr Städte und auch Industrien diese Technologien erforschen und umsetzen, desto größer ist das Potenzial für Innovationen und Veränderungen.
EDAG bietet Städten und Industrien die technologischen Werkzeuge und die Expertise, um die Vorteile dieser Technologien und Konzepte auszuschöpfen. Das EDAG CityBot-Ökosystem ist ein Beispiel solch innovativer Lösungen.
Falls Sie noch mehr Fragen zu diesem Thema haben und weitere Details erfahren möchten, dann sprechen Sie gerne mit Emma Nau, Projektmanagerin der Produktions-IT von EDAG Production Solutions oder Registrieren Sie sich kostenlos für unsere Webinaraufzeichnung "Industrial Metaverse – Verstehen, aufbauen, einsetzen".
