Harmonisierung von Asset-Daten in einem Kommunalen-Infrastruktur-Zwilling zur effizienten Gestaltung von Planungs- und Baumaßnahmen
Projektvolumen: 3 Mio € (davon 2,3 Mio. gefördert durch BMV/mFund)
Projektträger: DLR in Zusammenarbeit mit VDI/VDE
Start: 10/2022
Ende: 12/2025
Ausgangssituation
Um der Zielsetzung eines nachhaltigen Strukturwandels in den Braunkohlerevieren gerecht zu werden, soll der Anteil erneuerbarer bzw. dezentral erzeugter Energie erhöht und von einer gleichzeitigen Dekarbonisierung durch die zunehmende Elektrifizierung des PKW-Bestands begleitet werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden signifikante Umbauten in den Strom-, Fernwärme- und Gasnetzen notwendig sein. Weiter werden der angestrebte Strukturwandel und die einhergehende notwendige Neuverteilung der Verkehrsflächen in den kommenden Jahren zu vielen anstehenden und umzusetzenden Planungs- und Baumaßnahmen in den (Innen-)Städten führen.
In diese Abstimmungsprozesse sind viele verschiedene Beteiligte involviert:
- die Städte und Kommunen (insb. die verschiedenen Abteilungen zu Verkehrsplanung & Mobilität, Straßenplanung & -bau, Straßenverkehrsbehörde, Stadtgestaltung, Grün-, Unterhaltungsplanung),
- die Netzbetreiber (Bau, Betrieb, Netzwirtschaft, Asset- und Zählermanagement in den Bereichen Strom, Gas, Wärme, Wasser und Abwasser),
- die Kabelnetzbetreiber für Telekommunikation.
Bisher hat jeder dieser Beteiligten seine eigene Datenplattform bzw. verschiedene Softwarelösungen (“doppelte Buchführung”) und der zur Abstimmung notwendige Datenaustausch findet häufig manuell, z.B. per E-Mail, statt. Es gibt üblicherweise keine einheitliche und harmonisierte Austauschplattform, sondern einen fragmentierten durch Insellösungen geprägten Prozess, der durch Informationsverluste, Zeitaufwand und Kollisionen (z.B. viele parallele & langwierige Baustellen) geprägt ist und dessen Leidtragende oftmals die Bürger*innen sind.
Damit aber ein Strukturwandel unter Einbeziehung der Nachhaltigkeitsziele erfolgreich umgesetzt werden kann, bedarf es eines ganzheitlichen, abgestimmten sowie harmonisierten Ansatzes der zu vollziehenden Planungs- und Baumaßnahmen.
Ziele
Das Vorhaben „KomIT“ setzt sich zum Ziel, einen für das Rheinische Revier übertragbaren und skalierbaren Datenraum zu erstellen, alle Objekte unter, über und auf der Straße zu integrieren sowie alle Informationen in einer gemeinsamen Arbeitsplattform für alle relevanten Stakeholder bereitzustellen. Bei der Entwicklung des Datenraums steht vor allem dessen Übertragbarkeit auf weitere Städte bzw. Braunkohlereviere im Fokus, was durch die Beteiligung der Stadt Leipzig als assoziierten Partner sowie die Nutzung der Open Source DKSR Datenplattform als Datenintegrationsschicht betont wird.
Durch eine strukturierte und Asset-orientierte Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Stakeholdern sollen kürzere Durchlaufzeiten der Bauvorhaben realisiert werden. Die Schaffung von Prozesstransparenz sowie der Einsatz partizipativer Methoden für Bürger*innen führen ebenso zu Effizienz- und Effektivitätssteigerungen in den Plan- und Bauverfahren und sorgen gleichzeitig für eine höhere Akzeptanz der Bauvorhaben in der Zivilgesellschaft.
Die Etablierung gemeinsamer Datenräume ermöglicht den tagesaktuellen Zugriff auf die für die beteiligten Stakeholder relevanten Daten, schafft Transparenz, wodurch potenzielle Kollisionen zwischen laufenden und geplanten Baumaßnahmen vermieden werden können und verbessert perspektivisch die interkommunale und interdisziplinäre Zusammenarbeit, die für einen zu vollziehenden Strukturwandel unabdingbar ist.
Darüber hinaus ermöglicht ein gemeinsamer Datenraum mit einem automatisierten Austausch von Informationen, dass die Anzahl durchzuführender Bauvorhaben durch die gezielte Kombination von Vorhaben deutlich reduziert werden kann. Langfristig wird so ein gesamtheitliches und für „Außenstehende“ transparentes, vermittelbares Konzept für eine zukunftssicherer Versorgung und Mobilität etabliert, welches den notwendigen Strukturwandel insgesamt vorantreibt.
Meilensteine
Das Projekt gliedert sich in verschiedene Arbeitspakete und zielt auf die Erreichung folgender Meilensteine:
- Architektur der Datenplattform: Definition von Datenabhängigkeiten, Taxonomien, Formaten sowie der Datagovernance. Die technischen Anforderungen werden analysiert und beschrieben.
- Bereitstellung der Datenplattform und der Anbindung der wesentlichen Daten
- Einbindung der Datenbestände aus den Fachverfahren
- Etablierung eines Workflows und der technischen Prozesse zur Abstimmung von Planungs- und Bauvorhaben
- Ableitung von Handlungsempfehlungen für die Übertragbarkeit in andere Städte und Regionen
Projektpartner
regio iT GmbH
Die regio iT ist ein kommunaler IT-Dienstleister für die Stadt und die Städteregion Aachen, die Stadt und den Kreis Gütersloh, die Stadt und den Kreis Siegburg, den Rhein-Sieg Kreis, den Oberbergischen Kreis sowie für die Kreise Heinsberg und Düren und deren Kommunen. Sie betreut zudem kommunale Unternehmen, Schulen sowie Energie- und Entsorgungsunternehmen. Aktuell beteiligt sich die regio iT mit den Projekten ONCE, Smart City Lohmar sowie PlanQK an bundesweiten Projektkonsortien.
In dem Projekt KomIT übernimmt die regio iT führend den Aufbau der Datenplattform und die Einrichtung des Data Space und leitet das Projektkonsortium.
Stadt Aachen
Mit ihren 259.000 Einwohnern ist die Stadt Aachen das kulturelle, wirtschaftliche und wissenschaftliche Zentrum für die Städteregion mit insgesamt 570.000 Einwohnern. Der ökonomische Fokus liegt auf Wissenschaft, Technik und Informationstechnologie, begründet in den vier Universitäten mit über 55.000 Studierenden mit Sitz in Aachen.
In KomIT stellt die Stadt Aachen die erforderlichen (fachabteilungsübergreifenden) Daten zu Planungs- und Baumaßnahmen bereit und integriert die entsprechenden Planungsvereinbarungen. Ferner wird durch die Stadt Aachen federführend ein Prozess für ein transparentes und effizientes Baustellenmanagement entwickelt. Ein besonderer Fokus wird hierbei auch die Integration der Bürgerschaft sein.
Pelicad (cityscaper GmbH)
Pelicad, das als cityscaper GmbH firmiert, ist ein Spin-off der RWTH Aachen und bietet eine KI-gestützte Plattform zur automatisierten Visualisierung von Planungsdaten. Durch den Einsatz von generativer KI, 3D-Modellen und offenen Daten werden komplexe Straßen- und Infrastrukturplanungen verständlich und im realen Umgebungskontext dargestellt. Damit können Städte eigenständig und kosteneffizient hochwertige Visualisierungen für Straßenbaumaßnahmen erstellen und so Planungsprozesse transparenter gestalten. Pelicad bringt seine Erfahrung aus der Zusammenarbeit mit Architektur- und Planungsbüros bei Hochbauvorhaben ein. Durch das Projekt wurde der Geschäftsbereich von Hochbauvorhaben auf die Straßenplanung ausgeweitet.
ISAC der RWTH Aachen University
Das Institut für Straßenwesen (ISAC) an der RWTH Aachen ist seit langem in der Grundlagen- und Anwendungsforschung in den Bereichen Straßenbautechnik und Verkehrstechnik bekannt. Unter anderem wurde sich in beiden Themenfeldern intensiv mit dem Thema Digitalisierung und Datenverarbeitung befasst. Diverse Anwendungsfelder und eine steigende Anzahl an Projekten bedingen eine große Datenkonsistenz, weswegen am Institut schon früh auf zuverlässige Datenstrukturen wie Datenbanken zurückgegriffen wurde. Entsprechend wurde schon viel Erfahrung mit den Themen Datenfusion, Datenverwaltung und Schnittstellenmanagement gesammelt.
Ebenfalls wurden schon Arbeiten im Bereich der Prognosen (“Entwicklung von Prognosefunktionen für den Straßenzustand kommunaler Straßen”) durchgeführt. Das ISAC wird sich im Rahmen des Vorhabens zum einen an der Strukturierung des Datenraums, der Schnittstellen und der Verschneidung der verschiedenen Datenquellen, besonders im Bereich des Straßenaufbaus, beteiligen. Weiterführend werden besonders die Themen der Prognoseverfahren im Bereich der Straßeninfrastruktur bearbeitet.
umlaut solutions GmbH
umlaut (Part of Accenture Plc) ist ein globales, branchenübergreifendes Full-Service Unternehmen, das sowohl technologische als auch organisatorische Umsetzungsleistungen anbietet. Die umlaut solutions GmbH dient dabei als Digitalisierungseinheit im Unternehmen. umlaut entwickelt gemeinsam mit Partner*innen Lösungen für die Stadt der Zukunft, u.a. die Entwicklung von disruptiven Lösungen, digitale Transformation und datenbasierte Geschäftsmodelle.
Die umlaut solutions GmbH wird im Rahmen des Vorhabens die Datenbereinigung, -verarbeitung und -harmonisierung vorantreiben und Mehrwerte auf Basis der neu geschaffenen Datengrundlage generieren. Die Daten bieten z.B. großes Potential, Bauvorhaben mittels KI besser planen und hinsichtlich Kosten- und Risikopotential besser bewerten zu können. Außerdem sollen die Auswirkungen von Infrastrukturanpassungen detailliert simuliert und analysiert werden können, um z.B. negative Auswirkungen auf den Verkehr vorzubeugen.
Regionetz
Die Regionetz ist der Netzbetreiber für Aachen, die Städteregion Aachen, Teile der Kreise Heinsberg, Düren sowie Rösrath und Wachtberg und kümmert sich zuverlässig und serviceorientiert rund um den Bau und Betrieb der Netze, die Netzführung und Netzwirtschaft sowie das Asset- und Zählermanagement in den Bereichen Strom-, Gas-, Wärme- und Wassernetz; sowie in Aachen die Betriebsführung des Abwasserbereiches. Die Regionetz fungiert im Rahmen des Vorhabens als Datenlieferant der genannten Netzleitungen und wird die konsolidierten Daten, Prozesse sowie die Plattform validieren.
Daten-Kompetenzzentrum für Städte und Regionen GmbH – DKSR
DKSR ist eine Ausgründung der Fraunhofer Morgenstadt Initiative, um Städte, Regionen und kommunale Unternehmen mit Infrastruktur, Technologie und Knowhow bei der datenbasierten Transformation zu unterstützen. DKSR liefert einen ganzheitlichen Ansatz, der die Datensouveränität der Kommune und kommunalen Unternehmen in den Mittelpunkt stellt und ihnen dabei hilft, eine zukunftsfähige digitale Infrastruktur aufzubauen und zu betreiben.
Neben der Bereitstellung einer Open-Source Urbanen Datenplattformen nach DIN SPEC 91357 und spezialisierten Tools für das Datenmanagement und die Analyse, bietet das Unternehmen fundiertes Fachwissen in den Bereichen urbane Datenstrategien, urbane Datenverwaltung sowie datengesteuerte Technologie und Innovationsmanagement und bringt Kommunen, kommunale Unternehmen, Forschung und Dienstleister auf neutraler Ebene zusammen.
Assoziierte Partner
- Stadt Leipzig
- BASt (Bundesanstalt für Straßenwesen)
- digitalHUB Aachen e.V.
- NetAachen GmbH
- Stadtwerke Aachen AG (STAWAG)
- StädteRegion Aachen
Bausteine
Digitaler Zwilling
Durch die Vernetzung und Vereinheitlichung der kommunalen Asset-Daten in einer zentralen Plattform entsteht ein digitaler Zwilling des Straßenraums, der sämtliche Aspekte „auf, unter und über der Straße“ umfasst. Dadurch werden sämtlicher Infrastrukturelemente und -prozesse präzise dargestellt, was die Verfügbarkeit von Informationen erhöht und die Planung sowie transparente Umsetzung von Bauvorhaben beschleunigt. Das Projekt verfolgt ein Open-Source-Ansatz, um alle Beteiligten aktiv einzubeziehen und einen übertragbaren, offenen Plattformstandard zu schaffen, der kontinuierlich weiterentwickelt werden kann.
Die Digitalisierung kommunaler Objekte sowie die Schaffung virtueller Abbilder von Infrastrukturen und Prozessen in einem digitalen Zwilling stehen im Mittelpunkt der Bemühungen. Durch die Einrichtung eines gemeinsamen Datenraums zwischen der Kommune und dem Stadtwerk, unter Einbeziehung der Bürger*innen, schafft das Projekt eine solide Grundlage für eine effiziente und zukunftsorientierte Stadtentwicklung.
Baustellenplanung
Das übergeordnete Ziel in KomIT besteht in der effizienteren Gestaltung von Planungs- & Baumaßnahmen. Ein wesentlicher Baustein ist hierbei die Etablierung eines Baustellenplanungstool. Es integriert verschiedene Funktionen zur effizienten Ressourcenverwaltung, Zeitplanung und Kostenkontrolle. Zu den Kernfunktionen gehört die Erstellung und Verwaltung von zeitlichen Abläufen für alle Phasen der Baumaßnahmen. Dies ermöglicht eine klare Darstellung von Aufgaben, Abhängigkeiten und Meilensteinen, was die Planung und Koordination erleichtert.
Darüber hinaus soll das Baustellenplanungstool die Zusammenarbeit und den Datenaustausch zwischen den verschiedenen Beteiligten wie Stadt, Infrastruktureigentümern und -betreibern fördern. Durch die zentrale Speicherung von Projektdaten und die Möglichkeit, Dokumente und Informationen zu teilen, wird die Kommunikation verbessert. Dies trägt dazu bei, die Effizienz der gesamten Baumaßnahmen zu steigern.
Verkehrsflussanalyse
Durch eine gezielte Verkehrsflussanalyse, die auf Verkehrsmodellen sowie der kontinuierlichen Auswertung von Live-Daten beruht, soll im Rahmen von KomIT eine verkehrseffiziente Baustellenplanung ermöglicht werden. Ziel ist es durch die Modellierung und Prognose des Verkehrs eine KI zu erstellen, die geplante Bauvorhaben und daraus resultierende Verkehrsumleitungen und Sperrungen so kombiniert, dass die Beeinträchtigung des fließenden Verkehrs so gering wie möglich ausfällt.
Bürgerbeteiligung
Die Beteiligung von Bürger*innen bei Baumaßnahmen ist ein wesentlicher Bestandteil eines Planungsprozesses. Die geplanten Maßnahmen in KomIT sollen einen Beitrag für eine höhere Prozesstransparenz leisten und für eine höhere Akzeptanz der Bauvorhaben in der Bürgerschaft sorgen. Die Beteiligung der Bürger*innen ist dabei entlang der gesamten Prozesskette (Vorplanung, Ausführungsplanung, Bauvorbereitung, Bau) bei städtebaulichen Planungen und Bauvorhaben vorgesehen. Insgesamt sind verschiedene Beteiligungsworkshops mit Bürger*innen und Interessensverbänden zu verschiedenen exemplarischen Planungsmaßnahmen vorgesehen. Dabei sollen u.a. mögliche Planungsszenarien mit Hilfe von KI-gestützten Visualisierungen dargestellt werden.
Veranstaltungen
GoDigitalAC! Digitalkongress, 23.02.2024, Aachen
Beim ersten städtischen Digitalkongress „GoDigitalAC!“ im Eurogress Aachen war KomIT mit einem eigenen Stand vertreten. Die Veranstaltung bot mit über 340 Teilnehmenden und einer Ausstellung von 51 Digitalisierungsprojekten eine ideale Plattform für den Austausch mit Fachpublikum und Interessierten.
Konsortialtreffen, 10.-11.09.2024, Aachen
In einem zweitägigen Workshop aller Konsortialpartner bei der regio iT in Aachen wurden die aktuellen Zwischenergebnisse der Arbeitspakete präsentiert und die weiteren Schritte diskutiert.
Workshop ENHANCE, 25.02.2025, Aachen
Im Rahmen der Veranstaltung ENHANCE präsentierten Stefan Biermeier und Dr. Dirk Kemper im ISAC in Aachen das KomIT Projekt.
Smart City Summit Niederrhein, 13.03.2025, Mönchengladbach
Auf dem Smart City Summit 2025 in Mönchengladbach war KomIT mit einem eigenen Stand vertreten und stellte dort zentrale Erkenntnisse und Ergebnisse aus der bisherigen Projektarbeit vor. Der Austausch mit Fachpublikum und Interessierten bot wertvolle Impulse für die Weiterentwicklung.
Ergebnisse
Die Architektur des KomIT-Systems enthält eine Geodaten-Infrastruktur, eine urbane Datenplattform und ein Baumaßnahmenplanungs-Tool.
Die in diesen Komponenten gesammelten und verarbeiteten Daten werden gemeinsam in einem webbasierten GIS-Frontend auf der Basis eines Masterportals und eines Dashboards dargestellt.
Visualisierung von Geodaten
In einem Masterportal lassen sich Baustellendaten kartenbasiert darstellen. Die Baustellen sind nach Zeitplan kategorisiert und können interaktiv ausgewählt werden, um weitere baustellenspezifische Informationen einzusehen. Zusätzlich sind 360°-Panoramabilder inkl. ihrer Aufnahmeposition eingebunden. Diese stammen aus einer Bildbefahrung der Fa. Cyclomedia.
Darüber hinaus werden Sensordaten von E-Ladestation visualisiert. Gebäude können in einem detaillierten 3D-Modell („Level of Detail 2“) eingeblendet werden. Die aktuelle Verkehrslage sowie deren historische Entwicklung werden ebenfalls in Echtzeit dargestellt.
Visualisierung von Echtzeit‑Daten für Mobilität & Verkehr
Ein wesentlicher Baustein von KomIT ist ein Dashboard auf Basis von Grafana für den Fachbereich Mobilität & Verkehr der Stadt Aachen. Es aggregiert aktuelle und historische Daten aus verschiedenen Quellen auf einer zentralen Oberfläche und bietet damit operative Transparenz und datenbasierte Entscheidungsunterstützung:
- Live‑Radverkehrszählung – direkte Einsichten in Frequenz und Trends
- Verkehrslage & Stauanzeige – Übersicht und Detailinfos zu Verkehrsstörungen auf wichtigen Strecken
- Baustellen‑Monitoring – laufende Maßnahmen, Sperrungen und deren Entwicklung
- Luftqualität – Echtzeit‑Werte von LANUV‑Stationen, verglichen mit WHO‑ und EU‑Grenzen
- Sharing‑Daten – Integration von E‑Scooter- & Bike-Herstellern (Standorte, Gerätezustand, Kennzeichen) zur Automatisierung von Verstoß‑Erkennung, Parkplatz‑Planung und Reporting
Zusätzlich wurden durch die Kooperation mit dem mFUND‑Projekt AC‑DatEP externe Sensordaten in die Urban Data Platform (UDP) eingespeist – die Visualisierungen laufen ebenfalls über das KomIT‑Dashboard. So entsteht eine zentrale, ganzheitliche Datenplattform für Mobilität und Verkehr in Aachen.
Baustellen-Visualisierung
Im Masterportal werden Visualisierungen der geplanten Baumaßnahmen direkt mit den jeweiligen Baustellen verknüpft und lassen sich per Klick anzeigen.
Die Darstellungen basieren auf 3D-Daten des digitalen Zwillings und werden mithilfe eines Rendering-Tools erzeugt. Nutzer können ohne Fachkenntnisse schnell verschiedene Visualisierungsvarianten und Perspektiven auswählen.
Dabei kommen Methoden der generativen KI zum Einsatz, die durch Materialangaben, Referenzbilder und gezieltes Prompting gesteuert werden. Die Modelle werden in ein realistisches Umgebungsmodell eingebettet, wobei unterschiedliche Darstellungsstile zur Verfügung stehen.
Baumaßnahmenplanungs-Tool
Für die Baumaßnahmenplanung wurde das Maßnahmenkoordinationstool ROADS City eingeführt. Hier können laufende und anstehende Baumaßnahmen detailliert und auf Karten dargestellt werden. Die Baumaßnahmen lassen sich in Bauabschnitte bzw. Phasen unterteilen. Für jede Maßnahme kann ein fester Start- und Endzeitpunkt definiert werden; alternativ ist auch die Angabe eines unscharfen Zeitraums (fester Zeitraum innerhalb einer Zeitspanne) möglich. Zusätzlich lassen sich vielfältige weitere Attribute hinterlegen.
Der Hersteller WPS GmbH entwickelt derzeit spezifische Anpassungen für die Stadt Aachen, darunter Funktionen zur Nutzerverwaltung, individuelle Darstellungsoptionen und Regelverknüpfungen.
Baumaßnahmen und Events können mit Umleitungen sowie Erreichbarkeitsnetzen verknüpft werden. Darüber hinaus lassen sich Maßnahmen durch Regeln miteinander verbinden – etwa: Maßnahme A muss vor Maßnahme B abgeschlossen sein. Bei Regelverletzungen werden die Nutzer automatisch informiert. Ebenso erfolgt eine Benachrichtigung bei zeitlichen oder räumlichen Überschneidungen von Maßnahmen, Umleitungen oder Erreichbarkeitsnetzen, um eine frühzeitige Koordination zu ermöglichen.
Den einzelnen Phasen können zusätzliche Informationen wie Flächen, Umleitungen, Erreichbarkeitsnetze, Querschnittsangaben (IST- und Baustellenquerschnitt), SEV-Routen u. v. m. zugeordnet werden. Die Stadt Aachen hat zudem die Anforderung formuliert, dass ROADS City eine Verknüpfung von Phasen unterschiedlicher Maßnahmen ermöglichen soll. Die technische Umsetzung dieser Funktion wird aktuell von der WPS GmbH realisiert.
Visualisierung und Interaktion mit Planungstischen
Im Rahmen des Förderprojekts steht die aktive Einbeziehung von Stakeholdern in Bau- und Planungsprozesse im Vordergrund. Durch vielfältige Dialogveranstaltungen sollen Vorhaben transparent vorgestellt und gemeinsam weiterentwickelt werden.
Hierzu wurden sogenannte Planungstische, also digitale Touch-Monitore, angeschafft, die bei den Veranstaltungen (z.B. Workshops) zum Einsatz kommen. Sie ermöglichen es, digitale Karten, Luftbilder und 3D-Modelle interaktiv zu erkunden, Planungsvarianten direkt zu diskutieren und gemeinsam Ideen zu entwickeln.
So entsteht ein offener Austausch, der die Stadtentwicklung nachhaltig und partizipativ gestaltet.
Optimierung von Bauzeitenplanungen
Die städtische Baustellenplanung muss eine Vielzahl von Randbedingungen berücksichtigen. Zeitlich überlappende Maßnahmen können durch Straßensperrungen und Umleitungen zu kritischen Verkehrsfluss-Situationen führen. Die manuelle Koordination stellt bei mehreren hundert Maßnahmen eine große Herausforderung dar.
Mit Hilfe eines intelligenten Planungssystems werden konfliktarme Bauzeitenpläne generiert. Grundlage ist ein genetischer Algorithmus, der Zeitpläne anhand eines Verkehrsnetz-Modells evolutionär verbessert, inklusive Kreuzung, Mutation und gezielter Reparatur über einen Open-Source-Solver (Google OR-Tools).
