Что такое цифровой двойник в строительстве?
Цифровой двойник (ЦД) — распространенная концепция, широко используемая во многих отраслях (аэрокосмической, оборонной, медицинской, производственной, логистической). Но само понятие цифрового двойника еще до конца не сформировалось и поэтому может означать много разных вещей для разных людей. Нет единого формального определения цифрового двойника и в строительной отрасли.
В ИМС под цифровым двойником актива мы понимаем цифровое представление информации о физическом объекте (в виде здания, сооружения, линейного объекта и территории), которое синхронизируется с ним с установленной периодичностью в режиме реального времени.
Чем цифровой двойник отличается от информационной модели?
Цифровые двойники в строительстве — это не революционное явление, а скорее продолжение существующей в отрасли «цифровой эволюции»: от нарисованных вручную чертежей до чертежей САПР, от чертежей САПР до BIM-моделей, от BIM-моделей до федеративных информационных моделей, а теперь — и до цифровых двойников.
ЦД, как и информационные модели, создают, чтобы принимать на их основе эффективные управленческие решения, связанные с использованием активов. Что отличает цифрового двойника от информационной модели, так это его связь с физическим активом.
Цифровой двойник — связка реального объекта с его виртуальной копией, представленной в виде информационной модели. Другими словами, информационная модель преобразуется в цифрового двойника, когда заложенная в ней статическая информация об активе (геометрические модели, документация) постоянно дополняется динамической информацией, получаемой в режиме реального времени с помощью датчиков, мониторов и регистраторов.
Таким образом, цифровое представление актива без синхронизированной передачи данных, описывающих его состояние в режиме реального времени, остается просто информационной моделью, а не цифровым двойником.
Из каких компонентов состоит цифровой двойник?
- Статическая информация. Остается неизменной после того, как вошла в состав информационной модели. Может быть представлена структурированными данными (графическими моделями и данными об активе) и неструктурированными (документацией) в информационных контейнерах. В контексте ИМС соответствует понятию информационной модели актива (АИМ), поэтому может содержать реестр активов, журналы технического обслуживания, гарантии и руководства по эксплуатации, а также данные из системы управления объектом (CAFM-системы).
- Динамические данные. Постоянно обновляются (синхронизируются) между физическим активом и его виртуальным представлением через датчики, мониторы, интеллектуальные счетчики, радиоканалы, беспроводные интернет-соединения и т. д.
Рабочий цикл ЦД складывается следующим образом:
- Создается информационная модель актива (АИМ), которая содержит статические данные, описывающие те или иные характеристики физического объекта (трехмерные геометрические модели, базы данных, документация).
- Затем эта модель дополняется динамическими данными изменяемых параметров актива.
- Управление статической информацией и динамическими данными осуществляется в среде общих данных (СОД).
- Объемы динамических данных могут быть очень большими (big data), поэтому их обрабатывают с помощью информационных систем (CAFM/ТОИР-систем или EAM-систем). Затем полученная на их основе информация доходит до получателя в той форме и с тем содержанием, которые были определены в требованиях к обмену информацией.
- Получатель информации использует информационные результаты в своей управленческой деятельности, связанной с активом.
Сколько информации должно быть в цифровом двойнике?
Привлекательная концепция цифровых двойников, которые в режиме реального времени описывают состояния физических объектов, иногда вызывает завышенные и необоснованные ожидания. Может показаться, что цифровые двойники должны быть точной копией своих реальных объектов представляя всю связанную с ними информацию.
Но, если следовать принципам ИМС, двойникам совершенно не обязательно быть абсолютно реалистичными копиями объектов. Они должны быть их релевантными абстракциями. Нет необходимости в цифровом воспроизведении рифления каждой колонны или точных размеров каждого кирпича. Количество, качество и детализация данных в цифровых двойниках должны соответствовать информационным требованиям к ним, которые, в свою очередь, определяются на основе целей применения.
От чего зависит успешность внедрения?
Цифровые двойники могут содержать огромные объемы данных и информации: от 3D-моделей и документов до облаков точек и функциональных характеристик систем и помещений в режиме реального времени.
В цифровых двойниках так же, как и информационных моделях, особенное значение имеют структурированные данные, только в цифровых двойниках их объемы на порядки больше. Без применения ИМС справиться с ними невозможно.
Управление данными и информацией – ключевой фактор эффективной разработки, развертывания и использования цифровых двойников в строительной отрасли. Поэтому вывод совершенно однозначный: успешность внедрения цифровых двойников зависит от качества управления информацией.
Организациям с успешным опытом использования BIM в своей деятельности, имеющим зрелые процессы управления информацией (то есть ИМС), легче внедрять цифровых двойников, чем тем, кто такого опыта не приобрел.
Как и где можно использовать цифровые двойники?
Применение цифровых двойников должно быть несомненно востребованным и очень широким.
Их заказчиками могут выступать как отдельные владельцы активов, которые хотят контролировать и эффективно использовать свои объекты недвижимости на протяжении всего жизненного цикла, так и службы муниципальных хозяйств и управлений, которые хотят видеть, что происходит во вверенных им городах, чтобы принимать эффективные решения по территориальному развитию.
Цифровые двойники позволят оптимизировать работу и производительность городской инфраструктуры и способствуют внедрению принципов «умного города». А это повышает ценностное значение технологии для всего общества.
Однако из-за значительного времени и затрат, связанных с созданием и использованием Цифровых двойников, их следует внедрять только там, где это экономически обосновано.
Для начала нужно осознать преимущества работы с цифровой информацией и разобраться:
- Как ее создавать с помощью технологий информационного производства
- Как ею эффективно управлять на основе принципов информационного менеджмента в строительстве и международных стандартов ИСО 19650 «Информационный менеджмент с применением BIM».
Статья написана по материалам книги Дмитрия Смирнова, Алексея Зотова «Популярный Информационный менеджмент в строительстве. Часть 1. Основные принципы и концепции». Заказать книгу.