Die Digitalisierung hat die Sicherheitstechnik in den vergangenen Jahrzehnten grundlegend verändert. Neue Sensortechnologien und die zunehmende Vernetzung zuvor isolierter Einzelsysteme bringen enorme Vorteile, werfen jedoch eine zentrale Frage auf: Wie lassen sich die wachsenden Datenmengen sinnvoll auswerten und für die Sicherheitspraxis nutzbar machen? Eine vielversprechende Antwort darauf bietet der digitale Zwilling.
Unter einem digitalen Zwilling versteht man das digitale Abbild eines realen Objekts oder Systems, das dessen aktuellen Zustand erfasst und zugleich Entwicklungen sichtbar machen kann. Ursprünglich wurde diese Technologie vor allem für technische Tests in der Raumfahrt und für komplexe Simulationen eingesetzt. Inzwischen kommt sie jedoch in vielen Industriezweigen zum Einsatz – und der Perimeterschutz bildet keine Ausnahme. Virtuelle Modelle helfen dabei, Sicherheitsbereiche präziser zu überwachen, Risiken frühzeitig zu erkennen und Schutzmaßnahmen flexibel an veränderte Situationen anzupassen.
Virtuell statt kompliziert
Im Kontext des Perimeterschutzes ist ein digitaler Zwilling ein virtuelles, dynamisches Abbild einer realen Sicherheits- oder Perimeterinfrastruktur. „Er kombiniert Geometrie, technische Komponenten und Betriebsdaten in einem konsistenten Modell“, fasst Prof. Alexander Reiterer vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM zusammen. Sensoren, Kameras, Zäune oder Zutrittssysteme werden dabei realitätsnah digital repräsentiert. Die virtuellen Abbilder eröffnen neue Möglichkeiten, Sicherheitskonzepte effizienter zu planen, zu prüfen und zu betreiben. „Der digitale Zwilling stellt Sicherheitsteams und Betreibern eine verbesserte Entscheidungsgrundlage zur Verfügung und erlaubt die transparente Analyse von Abdeckungsbereichen und Sicherheitszonen“, ergänzt Andreas Flemming, Area Sales Director DACH beim Technologieunternehmen Genetec Deutschland.
Ein besonderer Vorteil des digitalen Zwillings besteht darin, dass sich tiefgehende Risikoanalysen durchführen lassen, ohne in den laufenden Betrieb eingreifen zu müssen. „Betreiber können Schwachstellen frühzeitig identifizieren und verschiedene Schutzkonzepte vergleichen“, sagt Prof. Alexander Reiterer und erklärt weiter: „Szenarien wie Ausfälle oder Sabotage können vorab bewertet werden. Entscheidungen werden datenbasiert statt rein erfahrungsgetrieben getroffen.“ Betreiber profitieren dadurch von einer höheren Betriebssicherheit und geringeren Kosten. Gleichzeitig verbessern sich die Dokumentation und die Nachvollziehbarkeit gegenüber Behörden und Auditoren.
Ob Energieanlagen, Flughäfen oder großflächige Industrieareale – insbesondere Betreiber kritischer Infrastrukturen greifen zunehmend auf digitale Zwillinge zurück. „Auch Logistikzentren und großflächige Perimeteranlagen nutzen Simulationen bereits intensiv“, sagt Prof. Alexander Reiterer. Gerade in der Planungsphase komplexer Sicherheitskonzepte sei der Mehrwert besonders hoch, ebenso bei der Nachrüstung bestehender Anlagen. So lassen sich bereits früh potenziell teure Fehlinvestitionen vermeiden und Maßnahmen gezielt optimieren.
Die Anwendungsmöglichkeiten reichen weit über die reine Planung hinaus. Schulung und Training des Sicherheitspersonals zählen laut Reiterer zu den Bereichen mit besonders großem Potenzial. Auch die realitätsnahe Simulation von Notfall- und Krisenszenarien spricht für den Einsatz digitaler Modelle. „Grundsätzlich gilt: Je komplexer ein System, desto größer der Nutzen des digitalen Zwillings“, betont der Experte vom Fraunhofer-Institut.
Echtzeitdaten erzeugen Lagebild
Solange der digitale Zwilling in der Planung oder im Training eingesetzt wird, bleibt sein Nutzen vor allem konzeptioneller Natur – er dient der Vorbereitung, Optimierung und Entscheidungsfindung. Für die Beurteilung aktueller Lagen reicht ein statisches Modell jedoch nicht aus. Erst wenn das virtuelle Abbild mit Live-Daten verknüpft wird, entsteht ein dynamisches System, das den laufenden Betrieb in Echtzeit unterstützt. „Dadurch entsteht eine transparente, nachvollziehbare Sicht auf das gesamte Sicherheitssystem“, beschreibt Prof. Reiterer. Er liefert also „ein operatives Lagebild und kein reines 3D-Modell“, wie Andreas Flemming sagt.
„Im Perimeterschutz zählt die Reaktionsgeschwindigkeit“, betont Flemming weiter. Denn je früher eine Bedrohung erkannt wird, desto schneller kann das Sicherheitspersonal angemessen reagieren. Die Echtzeit-Vernetzung von Videoüberwachung, Zutrittskontrolle und weiteren Sensoren schafft die Grundlage dafür, aktuelle Lagen präzise zu erfassen und belastbar zu bewerten. Entscheidend ist dabei, dass der digitale Zwilling eine räumliche Zuordnung von Ereignissen und deren Verknüpfung mit aktuellen Systeminformationen ermöglicht – eine zentrale Voraussetzung für eine zuverlässige Alarmverifikation. Cloudbasierte und hybride Plattformarchitekturen sorgen für die systemübergreifende Verarbeitung und Darstellung dieser Echtzeitdaten. „Diese systemübergreifende Integration beschleunigt die Reaktionszeiten bei sicherheitskritischen Ereignissen und führt im Ereignisfall zu einer deutlich effizienteren Koordination von Maßnahmen“, so Flemming.
Der Mehrwert eines digitalen Zwillings resultiert also weniger aus zusätzlicher Technologie, sondern vor allem aus der Vereinheitlichung von Systemlandschaften. Erst die Zusammenführung unterschiedlicher Sicherheitsdomänen in einer konsistenten, interoperablen Architektur schafft ein durchgängiges und handlungsrelevantes Abbild der gesamten Infrastruktur.
Was heute bereits möglich ist
Der Stand der Technik ermöglicht heute bereits die Analyse von Kamerasichtfeldern und eine umfassende Perimeterabdeckung. „Messtechnisch können Geometrien, Sichtfelder, Sensorreichweiten, Umweltbedingungen und Systemzustände präzise erfasst werden“, meint Prof. Reiterer. Bedrohungsszenarien lassen sich daher in vielen Aspekten bereits sehr realistisch in digitalen Zwillingen abbilden. Ebenso können Betreiber definierte Sicherheitsprozesse und Reaktionsabläufe nach den Worten von Flemming problemlos simulieren. „Vollumfängliche, KI-basierte Prognosesimulationen sind dagegen bisher im operativen Betrieb noch kein Standard“, so Flemming. Der aktuelle Fokus eines digitalen Zwillings liegt also stärker auf der Echtzeitunterstützung als auf der vorausschauenden Gefahrenmodellierung.
Der Fokus beim Einsatz digitaler Zwillinge verschiebt sich jedoch zunehmend von der Visualisierung hin zu einer datengetriebener Handlungsunterstützung. Das bestätigt auch Prof. Reiterer: „Die größte Herausforderung liegt weniger in der Datenerhebung als in der Modellierung. Der Aufbau konsistenter, gekoppelter Modelle ist aktuell noch sehr aufwendig und oft manuell. Echtzeitfähigkeit und Skalierbarkeit bleiben Herausforderungen.“ Insgesamt gehe es darum, digitale Zwillinge effizienter, robuster und praxisnäher zu machen. In der Forschung liegt der Schwerpunkt daher darauf, möglichst viele relevante Parameter automatisiert zu erfassen. Diese sollen anschließend automatisiert in multimodale Modelle überführt werden. Perspektivisch dürfte dann auch künstliche Intelligenz diesen Prozess deutlich effizienter und skalierbarer machen, so Reiterer: „KI wird eine zentrale Rolle bei der Datenfusion und Modellgenerierung spielen. Dadurch sinken Kosten und Einstiegshürden deutlich. Langfristig entstehen selbstlernende Sicherheitsmodelle, die Entscheidungen aktiv unterstützen.“
An der Zwillingstechnologie wird für viele Betreiber künftig also kein Weg vorbeiführen. Umso wichtiger ist eine sorgfältige Planung von Investitionen. „Da die Perimeterinfrastrukturen aus Technologien unterschiedlicher Hersteller bestehen, müssen proprietäre Abhängigkeiten unbedingt vermieden werden“, warnt Flemming beispielsweise und rät: „Offene Architekturen ermöglichen die schrittweise Weiterentwicklung bestehender Systeme, gewährleisten die Skalierbarkeit und tragen so zum Investitionsschutz der Lösungen bei.“
Die Technologie dürfte damit nicht nur die Planung und Simulation verändern, sondern zunehmend auch den operativen Perimeterschutz prägen. Entscheidend wird sein, digitale Zwillinge so in bestehende Sicherheitsarchitekturen einzubinden, dass ihr praktischer Nutzen im Alltag tatsächlich ausgeschöpft werden kann.