Šta su digitalni blizanci?

Poštovani posetioci sajta TeamCAD,

Nastavljamo sa obradom interesantnih tema vezanih za BIM projektni proces. Kao što sam najavio u svom prethodnom tekstu „Male, a velike uštede u BIM projektnom procesu“, u ovom tekstu ću obrađivati veoma interesantnu temu o digitalnim blizancima.

Krenimo tako što ćemo prvo definisati šta su to digitalni blizanci. Mnogo je različitih tumačenja šta digitalni blizanac predstavlja, u zavisnosti od ugla iz kog se posmatra. Ukoliko ste čitali moj prvi tekst „Napredno upravljanje BIM podacima“, tu sam, nadam se, uspeo da Vam na razumljiv način dam različita viđenja BIM modela u zavisnosti od perspektive iz koje se posmatra BIM model. Veoma slična situacija je i sa digitalnim blizancima, gde viđenje digitalnog blizanca zavisi u velikoj meri od toga da li se on posmatra iz ugla projektanta, izvođača ili investitora. Da stvar bude interesantnija, kod digitalnih blizanca imamo vrlo često slučaj gde su „projektant, izvođač i investitor“ objedinjeni u jedno viđenje modela digitalnog blizanca, primera radi kod proizvođača u automobilskoj i avio-industriji, zatim u brodogradnji, u proizvodnji mašinskih sistema, procesnih linija itd.

teretni brod CFD simulacija

Najuopštenija definicija digitalnog blizanca je da je to „digitalna replika fizičkih podataka, procesa, sistema i digitalna simulacija stvarnosti, koja može biti korišćena u različite svrhe“.

Nakon definisanja pojma digitalnog blizanca, mnogi BIM specijalisti će prepoznati da se BIM model može lako smestiti u kontekst digitalnog blizanca, što i nije tako daleko od istine. Hronološki gledano, BIM model se može posmatrati kao sam početak generisanja digitalnog blizanca, tj. kao njegova polazna tačka. Ukoliko se vratite na definiciju digitalnog blizanca, BIM model se može uslovno sagledati kao digitalna replika fizičkih podataka.

BIM simulacija

Međutim, BIM model ne može u potpunosti zadovoljiti zahteve koji se stavljaju pred model digitalnog blizanca, koji mogu biti simulacija životnog ciklusa zgrade, različite vrste simulacije proizvodnog procesa u industriji, simulacija ponašanja zgrade tokom požara, evakuacija ljudi tokom požara, simulacija testova sudaranja u automobilskoj industriji, kretanje čestica i njihovo ponašanje tokom kretanja itd.

Važno je napomenuti još nekoliko stvari vezanih za digitalnog blizanca. Digitalni blizanac predstavlja jednu od uzdanica četvrte industrijske revolucije i sve su očigledniji potencijal i uštede koje takav pristup donosi. Digitalne blizance možemo klasifikovati na mnogo načina u zavisnosti od stanovišta sa kog se posmatraju.

Smatram da je najbolji način da digitalne blizance klasifikujemo na digitalne blizance objekata koji su predmet izrade ili izgradnje i na objekte koji su već izrađeni ili izgrađeni, ali su nam potrebni dodatni podaci o tim objektima. Ono što u ovom tekstu nećemo moći da izbegnemo kao teme blisko povezane sa digitalnim blizancima su i digitalni alati simulacije, učešće mašinskog učenja i veštačke inteligencije.

Digitalni blizanci objekata koji su predmet izrade ili izgradnje

Kod ovog tipa digitalnih blizanaca, tipično podrazumevamo objekte koji su predmet buduće izrade ili izgradnje. U ovom radnom toku generisanja digitalnog blizanca najpre podrazumevamo izradu BIM modela, koji je gotovo uvek objekat koji se projektuje ili jedan njegov deo. Pod objektom ili delom objekta koji se projektuje podrazumevam objekte kao što su zgrade ili njihovi delovi, automobili ili njihovi delovi, proizvodna linija ili delovi proizvodne linije, dinamički objekti, simulacija rušenja objekta (progresivni kolaps) itd. Sve navedene objekte ili delove objekata koji su predmet buduće izrade ili izgradnje, ukoliko ste primetili, karakteriše osobina da se sa BIM stanovišta oni mogu smatrati potpuno statičnim BIM modelima i da im se ne mogu pripisati dinamičke osobine, koje su osnov za bilo koji proces simulacije.

VR virtuelna realnost

To nas dalje dovodi do zaključka da je ključna razlika između BIM modela i digitalnog blizanca objekta, koji su predmet izrade ili izgradnje mogućnost da različitim digitalnim alatima simuliramo uticaje iz realnog okruženja, tj. da primenimo različite dinamičke uticaje na BIM model. Praktično, digitalni alati koji omogućavaju različite simulacije modifikuju BIM model u model digitalnog blizanca.

Digitalni blizanci objekata koji su izrađeni ili izgrađeni

Kod ovog tipa digitalnih blizanaca, tipično podrazumevamo objekte koji su već izrađeni ili izgrađeni. I na samom početku, suočavam se sa pitanjem skeptika u samom sebi, koji mi postavlja pitanje: „A zašto bi izradili digitalni model ili digitalnog blizanca za bilo šta što je već izrađeno ili izgrađeno? Osim dodatnog troška, koji se ne može smatrati bilo kakvim benefitom, koju ekonomsku korist mogu očekivati od takvog modela?“

Digitalni realista u meni ima spreman odgovor, koji će, nadam se, sa lakoćom razoružati skeptika u meni kroz jedan sasvim jednostavan primer iz svakodnevnog života.

Ja pripadam generaciji koja je u detinjstvu svakodnevno koristila telefone sa brojčanikom.

Kasnije sam, naravno, koristio bežične kućne telefone i evo me upravo u modernoj eri u kojoj sa radošću koristim sve benefite ljudskih dostignuća, samim tim i „pametne telefone“.

Uporedimo koje podatke je sadržao telefon sa brojčanikom o svom vlasniku u odnosu na pametni telefon. Osim broja telefona, na koji ste mogli pozvati ne mene, već moju porodicu, nije bilo praktično nikakvih podataka vezano za vlasnika telefona. Sa dolaskom pametnih telefona, mnoštvo podataka o vlasniku telefona i broju koji je dodeljen vlasniku su dostupni. Preko telefonskog broja i određenih aplikacija moguća je potpuno besplatna međunarodna komunikacija. Podaci o sebi, koje korisnik pametnog telefona želi da deli, dostupni su svima.

Važno je napomenuti da se prvi iPhone pojavio sredinom 2007. i da iz perspektive korisnika pametnih telefona u trajanju od samo dvanaest godina, ne možemo ni zamisliti da se vratimo na stare telefone sa brojčanikom, pošto su mogućnosti između njega i pametnog telefona prosto teško uporedive – oba uređaja su telefoni, ali suštinski ne pripadaju istoj kategoriji uređaja.
Na veoma sličan način možemo posmatrati i izrađen ili izgrađen objekat koji ima svog digitalnog blizanca i objekat koji nema svog digitalnog blizanca. Naime, iako objekat već postoji, mi zaista malo znamo o njemu pošto izrađeni ili izgrađeni objekat u sebi sadrži jako malo podataka.

Skeptik u meni se pita da li je neophodno da sada, iako imamo nove i veoma efikasne digitalne alate za digitalizaciju postojećih objekata, imamo potrebu da objekte koje smo već izgradili i digitalizujemo? Jednostavno, šta će nam to i čemu će digitalni blizanac izrađenog i izgrađenog objekta uopšte služiti?

Uzmimo za primer postojeću zgradu i zamislimo situaciju da u šetnji kroz zgradu pitam vlasnika zgrade ili „facility manager-a“ koje su osobine nekog zida – koja mu je debljina, od kog materijala je izgrađen, koja je marka betona zida, da li je to noseći zid, da li ima završni sloj i kolike debljine, od kog materijala je izrađen završni sloj, da li je nosivost zida takva da možemo na njega okačiti držače za cevi određene težine, koja je vatrootpornost zida, da li možemo napraviti otvor u zidu da bi smestili damper i „provukli“ kanal za hlađenje ili grejanje, kada je u planu krečenje tog zida, koja je kvadratura zida radi računanja troškova krečenja zida itd.

Da bih dobio odgovor na nabrojana pitanja, uveren sam da bi vlasniku zgrade ili „facility manager-u“ bilo potrebno nekoliko dana, pod pretpostavkom da nema model digitalnog blizanca zgrade. Jednostavno, vlasnik zgrade ili „facility manager“ bi morao da prođe kroz gomilu papira da bi mi pribavio tražene podatke, za neke podatke bi morao da kontaktira arhivu, a siguran sam da neke podatke ne bi ni bio u stanju da pronađe.

 

Međutim, ukoliko bi vlasnik zgrade ili „facility manager“ imao model digitalnog blizanca zgrade, uveren sam da bih za pojedina pitanja odgovore dobio u roku od nekoliko minuta, a za malo složenija pitanja, poput otvora u zidu i držača za cevi zakačenih za zid, verujem da bih odgovor dobio za nekoliko sati.

Revit parametri

Mislim da ste i sami na osnovu veoma jednostavnog primera običnog zida uvideli potencijal digitalnog blizanca postojećeg objekta, koji Vam, primera radi, može uštedeti značajna finansijska sredstva kroz optimizaciju troškova održavanja objekta, pronalaženje najbolje opcije pri adaptaciji, dogradnji i prilagođavanju industrijskih objekata drugačijoj nameni i najzad pri računanju operativnih troškova i životnog ciklusa objekta. Probajte zamisliti kolike su uštede moguće pri održavanju mašinskih i elektro instalacija, proizvodnih linija u fabrikama, održavanju protivpožarnih instalacija itd.

O digitalnim blizancima objekata koji su već izrađeni ili izgrađeni znatno ću više pisati u narednom tekstu „Digitalni blizanci u građevinskoj industriji“, pošto mi je želja da u ovom tekstu ostanem fokusiran na sam pojam digitalnog blizanca u širem smislu.

Stoga pređimo na temu koja objedinjuje potrebu za izradom digitalnih blizanaca i kod objekata koji su predmet izrade ili izgradnje i kod objekata koji su izrađeni ili izgrađeni.

Digitalni alati simulacije kod digitalnih blizanaca

Kada pričamo o digitalnim alatima simulacije kod digitalnog blizanca, imajte na umu da ulazimo u prašumu i da je jako teško obuhvatiti sve dostupne alate. Stoga ću nabrojati samo nekoliko najznačajnijih digitalnih alata simulacije kod digitalnih blizanaca i napisati nekoliko rečenica o svakom od alata.

  • CFD (Computational fluid dynamics) je proračun dinamike fluida i deo je mehanike fluida koji kao osnovu analize uzima numeričku analizu i struktuirane podatke da bi rešio probleme vezane za ponašanje fluida u tečnom i gasovitom stanju. CFD analiza ima veoma široku primenu uključujuću sile i momente na različitim digitalnim modelima, pritisak u cevima uzrokovanih materijama u tečnom i gasovitom stanju koji se nalaze u samim cevima, analizu eksplozija, simulaciju kretanja i protoka različitih vrsta čestica, delovanje temperature, simulacija vremenskih prilika, ponašanje digitalnih modela u vazdušnom tunelu itd.

CFD simulacija automobila

  • Dynamo i Python su digitalni alati koji su detaljno razrađeni u tekstu „Automatizacija BIM projektnog procesa“. Ovde bih želeo da izbegnem detaljniji opis o Dynamo-u i Python-u kao digitalnim alatima koji, pored automatizacije BIM projektnog procesa, imaju veliku primenu i u obradi podataka kod modela digitalnih blizanaca. Ukoliko želite više podataka o Dynamo-u i Python-u, molim Vas izaberite ovaj link
  • Senzori – kod izrađenih ili izgrađenih objekata, različite vrste senzora se koriste da bi se izmerile vrednosti potrebne za optimizaciju već postojećih elemenata u okviru postojećeg objekta. Primera radi, senzori mogu meriti broj osoba u određenoj prostoriji, a zatim se dobijeni podaci mogu uporediti sa podacima koje je arhitekta pretpostavio tokom izrade projekta i ukoliko je broj ljudi u određenoj prostoriji konstantno veći od projektovanog broja, vlasnik zgrade može optimizovati mašinski sistem ubacivanja svežeg vazduha. Slično je moguće i sa merenjem osvetljenosti prostorija. Upoređivanjem tako dobijenih podataka, ukoliko se uoči greška, vlasnik zgrade može ispraviti nedostatke da bi korisniku zgrade pružio odgovarajući komfor.

  • Mašinsko učenje je digitalni alat koji se definiše kao podoblast veštačke inteligencije. Mašinsko učenje se zasniva na učenju mašine na bazi iskustva i oponašanja postupaka čoveka pri određenim ponavljanim okolnostima. Uprošćeno, mašinsko učenje bazira se na posmatranju postupaka koje čovek izvršava kada se susretne sa određenim tipičnim problemom. Nakon određenog broja ponavljanja, program koji „nadgleda čoveka“ uči i usvaja algoritam ponašanja čoveka i preuzima na sebe izvršenje iste operacije koju je naučio „nadgledajući čoveka“.

Obzirom da veštačka inteligencija još uvek nije u mogućnosti da donosi veoma kompleksne odluke i sagleda probleme koji se javljaju kod podataka generisanih različitim simulacijama, mišljenja sam da još uvek ne možemo govoriti o masovnoj i podrazumevanoj upotrebi veštačke inteligencije kao digitalnog alata za simulaciju procesa kod digitalnog blizanca.

Uštede koje donose digitalni blizanci

  • Primenom BIM radnog toka i digitalnih alata koji se koriste pri različitim simulacijama na modelu digitalnog blizanca, a uz dobar BIM menadžment kompletnog BIM projektnog procesa, uočava se između 5 i 15% više problema u ranim fazama projektnog procesa, odnosno mnogo pre izvođačkog projekta i same izgradnje objekta, što donosi značajne uštede investitoru u finansijskom smislu;
  • Upotreba različitih senzora u objektima, koji generišu podatke pomoću platformi za obradu podataka, pomažu da se na lakši i efikasniji način automatizuje oprema u objektu, što poboljšava energetsku efikasnost objekta i u isto vreme poboljšava komfor korisnika zgrade;
  • Analizom podataka prikupljenih putem senzora kod već izrađenih i izgrađenih objekata i uključivanjem tih podataka u projektni proces budućih objekata, investitor ostvaruje značajne uštede u brzini izrade ili izgradnje objekta, u odabiru i instaliranju opreme, što kao posledicu donosi značajne uštede investitoru u finansijskom smislu;
  • Izradom i permanentnom implementacijom digitalne strategije, što podrazumeva izradu modela digitalnih blizanaca, ugradnjom različitih senzora u postojeće objekte i obradom podataka dobijenih iz njih, investitor dobija „kolektivno znanje i iskustvo“ klasifikovano prema tipu objekta, što mu u budućim projektima objekata klasifikovanih po tipu i nameni, donosi značajne finansijske uštede u svim fazama projekta, zatim tokom izgradnje objekta i u samom životnom ciklusu objekta;
  • Obzirom da je teško očekivati pad cene gradskog građevinskog zemljišta i opremanja lokacije, jedini segment gde investitor izgradnje građevinskih objekta može ostvariti uštede je optimizacija implementacije BIM projektnog procesa i izrada digitalnih blizanaca, u kojima će se primenom digitalnih alata simulacije permanentno poboljšavati performanse zgrade u svim fazama izrade projekta, u toku izgradnje i nakon izgradnje same zgrade.


Ovim bih završio tekst o digitalnim blizancima i mom viđenju kako oni mogu pomoći u mnogim oblastima kroz optimizaciju troškova i postizanje bolje funkcionalnosti, kako kod objekata koji nisu izrađeni ili izgrađeni, tako i kod objekata koji su izrađeni ili izgrađeni. Ujedno bih i iskoristio priliku da Vam najavim svoj sledeći tekst „Digitalni blizanci u građevinskoj industriji“, u kome ću Vam, nadam se, još više približiti pojam digitalnih blizanaca i ukazati na potrebu da i sami razmislite o potrebi izrade digitalnog blizanca Vašeg objekta.

Ukoliko imate bilo kakva pitanja, komentare ili potrebu da saznate više detalja o temi koju sam obradio u tekstu „Šta su digitalni blizanci“, molim Vas kontaktirajte TeamCAD, koji će Vam rado pružiti dopunske informacije.

Takođe, ukoliko Vam je potrebna bilo kakva pomoć u osmišljavanju procesa kako doći do modela digitalnog blizanca ili Vam je potrebna sama izrada modela digitalnog blizanca, TeamCAD će Vam rado pružiti podršku u tome.

Do sledećeg teksta,
Predrag Jovanović

::

Prethodne tekstove na temu možete pročitati ovde:

 

"Male, a velike uštede u BIM projektnom procesu - primeri" 

"Automatizacija BIM projektnog procesa"

"Napredno upravljanje BIM podacima" 

 

 


© 2020 TeamCAD d.o.o. Sva prava su zadržana.

Dobrodošli na www.teamcad.rs! Ovaj internet sajt koristi kolačiće (cookies). Nastavkom korišćenja ovog sajta saglasni ste sa našom upotrebom kolačića. Više detalja.