Цифровые двойники в строительстве: Применение и преимущества

Цифровой двойник — это объединение реальной системы и виртуального представления, предназначенного для управления, мониторинга и оптимизации функциональности проекта. С помощью данных и обратной связи как симулированные, так и физические модели могут развивать способность к автономии и учиться у окружающей среды.

цифровые двойникиЦифровые двойники

На первый взгляд, цифровые двойники могут показаться копиями; однако цифровые двойники не обязательно являются реалистичными репрезентациями, а представляют собой в некоторой степени соответствующие абстракции физического актива. Цифровые двойники не обязательно должны пытаться отразить все, что связано с оригинальной системой. Важно разработать цифровых двойников, которые соответствуют своему назначению, при этом уровень достоверности будет зависеть от основных вариантов использования.

Особенно важной функцией цифровых двойников является их способность понимать, обосновывать и обеспечивать ценность, упрощая сложный проект. Например, цифровой двойник тепловой электростанции должен имитировать основное поведение электростанции, т.е. производство, хранение, потребление и т.д., а также человеческий вклад в систему и способность справляться с непредвиденными ситуациями. Только одновременная обработка этих различных видов данных позволит эффективно управлять сетью.

Цифровой двойник может иметь одну или несколько заинтересованных сторон и может использовать 3D-симуляцию, информационное моделирование зданий, устройства IoT, блокчейн, дополненную реальность, облачные вычисления и искусственный интеллект.

Следует также отметить, что разница между цифровым двойником и BIM заключается в способе их соединения. В цифровых двойниках виртуальное представление связано с физическим активом, что позволяет пользователям получать оперативный ответ в режиме реального времени. В отличие от этого, BIM предназначен только для визуализации и совместной работы на этапе проектирования и строительства.

Цифровые двойники в созданной среде варьируются от базовых до сложных и подразделяются на пять типов, как показано ниже:

Типы цифровых двойниковТипы цифровых двойников

  • Преимущества цифровых двойников
    • 1. Оптимизированная цепочка поставок и спроса
    • 2. Улучшенная операционная эффективность
    • 3. Управление данными в режиме реального времени
    • 4. Цели моделирования
    • 5. Снижение затрат на строительство и эксплуатацию
    • 6. Повышение производительности и совместной работы
    • 7. Оптимизация производительности и устойчивости активов
  • Применение цифровых двойников

    1. Автоматизированный мониторинг хода работ

    Мониторинг хода работ подтверждает, что выполненные работы соответствуют оговоренным планам и спецификациям. Для этого требуется физическое наблюдение на объекте для проверки процента выполненных работ и определения статуса проекта. Подключив рабочую площадку к ее цифровому двойнику, можно сравнить выполнение работ в реальном времени и их выполнение в BIM и предпринять соответствующие шаги для устранения любых отклонений.

    2. Выполненные и запланированные модели

    С помощью цифровых двойников можно в режиме реального времени отслеживать изменения в выполненной модели. Раннее обнаружение любых несоответствий может помочь в детальном анализе исторических данных моделирования, выступая в качестве информационного слоя для дальнейших процессов принятия решений.

    Выполненное и запланированноеВыполненное и запланированное

    Ответственный исполнитель проекта может затем реконструировать шаги, которые привели к ошибке, и внести изменения в будущий график работ, чтобы предотвратить подобные ошибки. Они также могут выявить отстающих и попытаться устранить причину проблемы на более ранних этапах проекта или запланировать необходимые изменения в бюджете и сроках всего проекта.

    3. Управление ресурсами и логистика

    Технология цифрового двойника может помочь создать информационный конвейер между офисом и полевыми условиями. С помощью автоматической доставки данных можно прогнозировать проблемы с распределением ресурсов и помочь сбалансировать трудовые затраты с бюджетом. Это помогает работать на стройплощадке более эффективно и с меньшими затратами.

    Двойник может дать руководителям объектов информацию о том, как работает здание в режиме реального времени, что позволяет им корректировать работу для оптимизации эффективности. Эти данные могут быть использованы для планирования и проектирования будущих зданий.

    Факт, что около 25% рабочего времени тратится впустую на ненужное перемещение и обработку материалов. Технология цифрового двойника обеспечивает отслеживание отходов и автоматический мониторинг распределения ресурсов, что позволяет применять предиктивный и бережливый подход к управлению ресурсами.

    С помощью цифрового двойника технологические компании могут избежать перераспределения и динамически оценивать потребности в ресурсах на строительных площадках, тем самым предотвращая необходимость перемещения ресурсов на большие расстояния и улучшая управление временем.

    4. Мониторинг безопасности

    Технология цифрового двойника позволяет отслеживать опасные места и передвижение людей на объекте, чтобы предотвратить нежелательное поведение, использование небезопасных материалов и деятельность в опасных зонах.

    Компания может разработать систему оповещения, позволяющую руководителю проекта узнать, когда полевой рабочий оказывается в опасной близости от работающего оборудования, и сообщить о близлежащих опасностях на носимое устройство рабочего.

    5. Оценка качества

    Алгоритмы обработки изображений могут помочь проверить состояние бетона по фото- или видеоизображениям. Также можно проверить наличие трещин на колоннах или смещение материала на рабочей площадке. Это послужит поводом для проведения дополнительных проверок и, таким образом, поможет обнаружить возможные проблемы на ранней стадии.

    6. Оптимизация использования оборудования

    Использование оборудования — это то, что каждая строительная фирма стремится максимизировать. Простаивающие машины следует освобождать от одного участка, чтобы обеспечить оптимальное использование оборудования на требуемом участке работы. Благодаря автоматическому отслеживанию и расширенной визуализации теперь можно узнать, как часто используется машина, в каком месте участка и для какого вида деятельности.

    7. Мониторинг и отслеживание работников

    В некоторых странах действуют строгие правила отслеживания присутствия людей на рабочей площадке. Это подразумевает необходимость вести цифровой учет всего персонала и его местонахождения на площадке, чтобы эти данные могли быть использованы администрацией в случае чрезвычайной ситуации. Предпочтительно объединить мониторинг на основе цифровых двойников с системой автоматической регистрации входа и выхода, чтобы иметь мультимодальные данные, интегрированные в единую аналитическую систему.

    Преимущества цифровых двойников

    1. Оптимизированный Спрос и предложение Цепочка

    Цифровой двойник может сделать прозрачной всю цепочку поставок, отслеживая запасы в режиме реального времени, а затем рекомендуя или автоматизируя перераспределение в зависимости от спроса.

    2. Улучшенный Операционная эффективность

    Цифровые двойники могут осуществлять непрерывный мониторинг операций и выявлять отклонения, позволяя администраторам оперативно реагировать и сокращать время простоя. Они также могут применять машинное обучение для предиктивного обслуживания. Например, в канализационной системе с заданным направлением потока предиктивное обслуживание может быть использовано для выявления засоров путем применения алгоритмов классификации и обнаружения аномалий. Другие примеры включают заводы по производству автомобилей, электростанции и ветряные электростанции.

    3. Управление данными в реальном времени

    Цифровые двойники могут помочь в управлении активами, сохраняя записи об инвентаризации, процессах, исторических данных и дополнительном оборудовании, включая руководства и данные проверок. Это позволяет владельцам выявить неэффективность и пути ее устранения.

    4. Цели моделирования

    Дизайнеры и инженеры могут использовать модели на основе цифровых двойников для быстрого и недорогого создания прототипов новых идей, особенно с точки зрения конечного пользователя.

    Эти двойники могут учитывать любые факторы, от шума до погоды, взаимодействия людей, освещения и трения. Цифровые двойники транспортных узлов, например, улучшают качество обслуживания пассажиров за счет определения времени пик и лучшего понимания людских потоков, что в конечном итоге приводит к уменьшению заторов. Моделируемые системы могут включать здания, двигатели, поезда, автономные транспортные средства и т.д.

    5. Снижение затрат на строительство и эксплуатацию

    Виртуальные сценарии последовательности строительства и логистики могут быть запущены и визуализированы, что позволяет акклиматизировать рабочих к необходимым задачам и сократить дорогостоящие повторные работы. Благодаря принятию решений на основе данных и AI/ML они могут прогнозировать действия и события, связанные с техническим обслуживанием, что в свою очередь поможет избежать непредвиденных вмешательств и в конечном итоге оптимизировать затраты на протяжении всего срока эксплуатации актива.

    6. Повышение производительности и совместная работа

    Важная информация о построенном объекте может храниться и анализироваться на протяжении всего его жизненного цикла. Эта информация (например, проектная документация, инвентаризация, спецификации материалов, программы/расписания) может быть легко доступна и использована для принятия решений и облегчения выполнения проекта.

    7. Оптимизированная производительность активов и устойчивое развитие

    Эксплуатационные и рабочие данные можно отслеживать и анализировать в режиме реального времени, что позволяет получить ценную информацию о том, как используется и работает актив в настоящее время. Эти данные могут помочь в понимании и предотвращении изменений, которые могут способствовать снижению производительности актива.

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой