Wie Bouygues Construction mit digitalen Zwillingen Innovationen für nachhaltiges Bauen vorantreibt

Die Baubranche befasst sich mit hochkomplexen Projekten, die umfangreiche 3D-Modelle, große Datenmengen und vielfältige Datenquellen umfassen – von CAD-Modellen von Fertigungslinien bis hin zu BIM-Modellen von Gebäuden. Diese Modelle stammen häufig aus verschiedenen Softwaretools, was die Interoperabilität zu einer echten Herausforderung macht. Digitale Workflows sind traditionell sequentiell und fragmentiert, was die Zusammenarbeit einschränkt und den Prozess der Entwurfsprüfung verlangsamt. Die kontinuierliche Erweiterung mehrerer Softwaretools mit linearen und fragmentierten Workflows ist zu einem erheblichen Hindernis geworden, das die Zusammenarbeit behindert und Entwurfsprüfungen verlangsamt. Die aufwändigen Aufgaben des Konvertierens, Anpassens und Organisierens von Daten können Teams so stark belasten, dass sie die Aktualisierungsfrequenz reduzieren müssen, was das Risiko von Konstruktionsfehlern und Koordinationsfehlern bei komplexen Projekten erheblich erhöht.

Die Sicherheit aller Personen, die auf Baustellen von Bouygues Construction tätig sind, hat oberste Priorität. Das Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, größere Risiken zu vermeiden, indem potenzielle Probleme so früh wie möglich in Verlauf des Projekts identifiziert werden. Bouygues Construction setzt sich für sichere Arbeitsumgebungen ein, in denen die Menschenrechte geachtet und ethische Standards eingehalten werden. Baustellen sind dynamische Umgebungen, und digitale Tools müssen sich an die realen Bedingungen anpassen und genauere Simulationen liefern, um eine bessere Entscheidungsfindung zu unterstützen.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat Bouygues Construction maßgeschneiderte Digital-Twin-Anwendungen auf der NVIDIA Omniverse-Plattform entwickelt und das OpenUSD-Framework genutzt, um mehrere komplexe 3D-Datenquellen in einer einzigen, kollaborativen Umgebung zu vereinen. Mit proprietären Tools, die auf Omniverse entwickelt wurden, kann Bouygues Construction jetzt physikbasierte digitale Zwillinge seiner Baustellen erstellen, auf denen alle Beteiligten große multidisziplinäre Datensätze in Echtzeit visualisieren, simulieren, vorhersagen und mit ihnen interagieren können. 

Universal Scene Description (OpenUSD) – ein erweiterbares Ökosystem zum Beschreiben, Komponieren, Simulieren und Zusammenarbeiten in einer 3D-Welt – hat sich als besonders wertvoll für reibungslosere kollaborative Workflows in Echtzeit erwiesen. Durch die Zusammenführung verschiedener komplexer 3D-Datenquellen und Anwendungen in einer einheitlichen OpenUSD-Umgebung unter Verwendung von Omniverse entwickelte Bouygues Construction integrierte Lösungen, die in Echtzeit mit umfangreichen multidisziplinären Datensätzen interagieren können, darunter in Revit modellierte Gebäude, in SolidWorks entworfene Ausrüstung und aus Cesium importiertes Gelände.

Die Flexibilität, maßgeschneiderte Tools und Workflows innerhalb der Omniverse-Plattform zu entwickeln – unterstützt vom Omniverse SDK-Framework – war ebenfalls ein entscheidender Vorteil. Dank der offenen und modularen Architektur von Omniverse konnten die Entwicklungsteams von Bouygues Construction benutzerdefinierte Anwendungen entwickeln, die auf spezifische Anforderungen zugeschnitten sind. Mit dem Omniverse Kit SDK und RTX™-gestütztem Rendering können vielfältige 3D-Daten in fotorealistische virtuelle Umgebungen integriert und simuliert werden. Die Forschungs- und Entwicklungs- sowie Innovationsteams von Bouygues Construction nutzten das Omniverse Kit, um immersive Erlebnisse zu entwickeln und zu prototypisieren und Baustellenabläufe in physikalisch genauen 3D-Umgebungen zu simulieren. Diese auf Omniverse basierenden Simulationstools revolutionieren die Art und Weise, wie die Bauteams von Bouygues planen und ausführen. Durch die virtuelle Überprüfung der Abmessungen können sich die Teams sicher auf zukünftige Eingriffe vorbereiten und die ideale Ausrüstung für jede Aufgabe auswählen. Mit NVIDIA Omniverse und PhysX® Engine bieten die Simulationstools von Bouygues hyperrealistische Physik und präzise Modellierung sowohl für kleine Werkzeuge als auch für schwere Maschinen. Das Ergebnis sind schnellere Entscheidungen, weniger Überraschungen vor Ort und optimierte Lösungen, die bei jedem Projekt ein neues Maß an Effizienz und Sicherheit ermöglichen.

Bouygues Construction nutzt außerdem NVIDIA Isaac Sim (basierend auf Omniverse), um realistische 3D-Trainingsdaten für KI-basierte Computer-Vision-Modelle zu generieren – insbesondere für seltene oder gefährliche Szenarien, die im realen Leben nur selten auftreten. Bouygues Construction hat reale Baustellendaten in KI-gestützte Sicherheitsanalysesimulationen integriert, um fotorealistische synthetische Daten zu erzeugen – generiert mit Echtzeit-Omniverse-Raytracing mit NVIDIA RTX-GPUs. Diese Methode verbessert die KI- und Mitarbeiterschulung, indem sie Beispiele liefert, die bei der standardmäßigen Erfassung von Baustellendaten nur schwer zu ermitteln sind.

Darüber hinaus hat Bouygues Construction ein KI-gestütztes Tool entwickelt, um hochpräzise 3D-OpenUSD-Assets aus 2D-Bildern zu generieren. Die daraus resultierenden Szenen bieten eine beeindruckende visuelle Wiedergabe, die durch Echtzeit-Raytracing in Omniverse unterstützt wird.

Bouygues Construction hatte sich zum Ziel gesetzt, seinen Kunden die immersivste und realistischste Bausimulation zu bieten, um das Bauen sicherer, nachhaltiger und ressourcenschonender zu gestalten. Das Unternehmen nutzt Omniverse nun zur Unterstützung der CO2-armen Energieerzeugung und der Entwicklung der öffentlichen Verkehrsinfrastruktur. Es plant, alle zukünftigen Gebäude und Renovierungen unter Berücksichtigung der ökologischen Nachhaltigkeit zu entwerfen und so langlebige Strukturen zu schaffen, die auf eine lange Lebensdauer ausgelegt sind.

Mit dem umfassenden Plattform-Stack von NVIDIA bietet Bouygues Construction seinen Kunden jetzt immersive und ansprechende, physikbasierte Vorschauen der Bauphasen und hilft ihnen, Sicherheitsrisiken durch visuelle Simulationen und KI-gestützte Analysen zu erkennen. Insbesondere stellt das Unternehmen seinen Kunden einen digitalen Zwilling ihres Gebäudes oder ihrer Infrastruktur in OpenUSD zur Verfügung und liefert damit die wesentlichen „Grundlagen“ für zukünftige Anwendungsfälle im Betrieb.

Als eines der ersten Bauunternehmen weltweit, das NVIDIA Omniverse vollständig einsetzt, ist Bouygues Construction führend in der digitalen Transformation der Branche. Die Nutzung von Omniverse durch das Unternehmen zeigt, wie die Funktionen der Plattform – darunter Echtzeitsimulation, synthetische Daten und immersive virtuelle Umgebungen – langjährige Herausforderungen im Bauwesen bewältigen können, von der Risikominderung bis hin zur Förderung der interdisziplinären Zusammenarbeit, was zu einer fünffachen Verbesserung der Datenintegrationsgeschwindigkeit führt.

Die Ergebnisse zeigen sich in Gebäuden, der Infrastruktur, den Produktionslinien und der Ausrüstung – allesamt Teile einer einheitlichen Konstruktion digitaler Zwillinge. Zusammen unterstützt diese digitale Umgebung Designentscheidungen und verbessert die Risikoprävention durch dynamische Simulationen wie das Heben schwerer Lasten oder die Routenplanung für Fahrzeuge.

Um die digitale Transformation in der Baubranche zu beschleunigen, plant Bouygues Construction die Eröffnung eines neuen Innovationszentrums namens Scale One. Scale One, ein Projekt, das von der französischen Regierung und der Region Île-de-France im Rahmen von „France 2030“ kofinanziert wird, wird NVIDIA Omniverse-Simulationen nutzen und als umfassendes Testfeld für Innovationen im Bauwesen dienen. Die Einrichtung umfasst Testzonen, ein Bauteam und Lagerflächen, die eine reale Baustelle nachbilden, sodass Innovatoren neue Materialien, Systeme, Geräte oder Prozesse testen können.