Ce este Digital Twin, în ce domenii se utilizează și ce beneficii oferă

Deși termenul de Digital Twin a apărut în urmă cu aproape jumătate de secol, de-a lungul timpului a fost puțin înțeles, reprezentând o tehnologie inovatoare. Există mai multe definiții ale conceptului de Digital Twin în funcție de domeniile în care este utilizat. În aproape toate definițiile sunt menționate trei componente: fizică, digitală și informațiile care le leagă. În sens larg, Digital Twin este o versiune sau o reprezentare digitală realistă a unei entități fizice, în care partea digitală și cea fizică sunt strâns conectate.

Digital Twin este utilizat la scară largă în sectorul de producție și își face loc în mediul construit, deoarece poate oferi o valoare substanțială părților interesate. În acest context Digital Twin este definit ca o replică digitală a unui obiectiv fizic din lumea reală, cum ar fi, de exemplu, un pod, o clădire sau un oraș. Digital Twin, văzut ca mijloc prin care sunt legate modelele și simulările digitale cu datele din lumea reală, creează noi posibilități pentru îmbunătățirea creativității, pentru obținerea unui avantaj competitiv și a unui design centrat pe om.

Cum ajută Digital Twin

Digital Twin poate fi folosit în multe scopuri, cum ar fi gestionarea și operarea clădirilor, urmărirea stării produselor sau activelor, dezvoltarea durabilă și altele. Acesta poate oferi informații precise și utile pentru toți cei interesați de mediul construit în ceea ce privește luarea deciziilor și îmbunătățirea performanței produselor sau activelor. De exemplu, Digital Twin poate fi utilizat pentru a monitoriza starea unui pod. Prin colectarea informațiilor geometrice și de suprafață, se poate vedea și reprezenta starea actuală a podului prin intermediul unui model digital. Prin compararea stării actuale cu starea din trecut a podului, se poate determina cum s-a schimbat acesta de-a lungul timpului și astfel specialiștii pot oferi sfaturi pentru întreținere, atât pentru deținătorii podului, cât și pentru administratorii acestuia. La fel, sistemul de canalizare al unui oraș poate fi monitorizat, iar operațiile de mentenanță predictivă pot fi utilizate pentru a identifica problemele potențiale. Prin compararea valorilor actuale cu valorile din trecut, se pot prezice problemele din sistem. Sfaturile de mentenanță predictivă pot ajuta managerii să ia decizii mai bune, bazate pe informații fiabile.

Aplicații ale Digital Twin în mediul construit

Digital Twin are un număr larg de utilizări în sectorul construcțiilor, dintre care următoarele aplicații sunt considerate a oferi o perspectivă generală: implementarea Digital Twin pentru crearea de locuri/spații inteligente, modernizarea activelor construite existente și managementul resurselor.

Zone/locații inteligente

Tendințele actuale de urbanizare sugerează că mai mult de 68% din populația lumii va trăi în orașe până în 2050. Această concentrare în continuă creștere în așezările urbane în defavoarea celor naturale, înseamnă că societățile vor trebui să se confrunte cu provocări specifice. Acestea includ trecerea la un consum mai durabil de resurse (în special pentru alimente, apă și energie) și reducerea degradării mediului care provoacă distrugerea, poluarea și dispariția speciilor și habitatelor din care ne sunt obținute resursele.

Mediu înconjurător

Conștientizarea globală a urgenței descrise mai sus este în acel punct în care guvernele progresiste stimulează proiectarea unui mediu construit durabil. Concepte precum cel de consum și expansiune, care au definit epoca urbanizării și industrializării, sunt acum înlocuite de altele precum conservare și optimizare. Digital Twin poate ajuta la gestionarea mai eficientă a cererii în zonele urbane privind infrastructura de transport, poluarea, consumul de energie în creștere și multe alte provocări. Digital Twin va fi capabil să articuleze interacțiunea dintre diverse sisteme, de exemplu modul în care transportul și energia sunt conectate, oferind un nivel de înțelegere care să permită planificatorilor, proiectanților și operatorilor să facă îmbunătățiri ample. Pe măsură ce schimbările climatice conduc la evenimente meteorologice extreme, ingineria poate ajuta în acest sens, folosind Digital Twin ca portal de colectare a datelor, analize și informații pentru a identifica cele mai bune opțiuni. De exemplu, adaptarea peisagisticii prin cultivarea copacilor în zonele de drenaj sau reducerea proactivă a necesarului de apă pentru a reduce impactul secetei. Utilizarea Digital Twin ar putea contribui la crearea unei economii circulare, oferind soluții de reutilizare a materialelor. Aplicat în industrii precum agricultura, Digital Twin poate ajuta la identificarea tiparelor pentru a îmbunătăți operațiunile, mentenanța și a monitoriza de la distanță sănătatea solului și a culturilor.

Colaborare

Din perspectiva unui smart city, Digital Twin ajută la facilitarea colaborării multidisciplinare. Folosirea Digital Twin la scară largă poate permite, aproape în timp real, analizarea modului în care orașele sunt utilizate, urmărirea performanței pentru a le gestiona și opera mai bine. Concret, acest lucru s-ar putea observa în întreținerea coordonată a utilităților subterane prin furnizarea de informații cu privire, de exemplu, la impactul închiderii unor drumuri asupra rețelelor locale de transport, ajutând antreprenorii să alinieze programul de lucru și să țină cetățenii la curent cu timpul de nefuncționare a serviciului.

Design

Un design urban ideal ține cont de aspectele moștenite/existente și sistemele nou dezvoltate. Pentru a fi promovat un design urban optim, trebuie să fie strânse informațiile necesare ca să fie înțelese sistemele vechi/existente și noi și să fie reprezentate aceste informații într-un mod accesibil și relevant părților interesate prin date deschise. Designul contemporan al mediului construit ar trebui să reflecte conștientizarea faptului că toate sistemele în cadrul urbanizării sunt în paralel. Dacă luăm Regatul Unit ca exemplu, orașele vechi precum Londra și cele noi se confruntă cu provocări asemănătoare în ceea ce privește aglomerația și poluarea. Un sistem inteligent de transport sau de aprovizionare nou ar putea fi implementat cu îmbunătățiri treptate ale calității vieții și sustenabilității, dar dacă nu se iau măsuri de monitorizare și integrare cu infrastructura existentă, atunci beneficiile nu pot fi cuantificate sau optimizate.

Inteligență Artificială (AI)

În prezent, există tehnologia necesară pentru a crea sisteme care să monitorizeze și să reprezinte modelele noastre de consum, pentru a încredința computerelor să „învețe” despre modelele și preferințele “organismului” urban și pentru a oferi acestor computere un grad de control asupra sistemelor care oferă automat creșterile dorite de eficiență. Încrederea publicului în ceea ce privește controlul orașelor folosind inteligența artificială nu a fost câștigată încă. Dacă se ia în considerare că inteligența artificială este aplicată în mai multe sisteme, inclusiv transport, într-un mediu ocupat de milioane de oameni, este ușor de estimat că pot exista erori cu consecințe grave.

Inteligența artificială are potențialul de a optimiza o economie circulară, în care resursele nu sunt obținute, consumate și eliminate într-o manieră liniară, ci circulate/distribuite în mod eficient.

Modernizare

Digital Twin poate sprijini modernizarea activelor construite/existente. Anumite țări s-au angajat să reducă emisiile de carbon cu 80% până la sfârșitul anului 2050, dar în prezent există doar un număr limitat de clădiri care respectă targetul ambițios. Având în vedere că 80% dintre locuințele în care se va locui până în 2050 sunt deja construite, nevoia de modernizare este clară. În timp ce dezvoltarea unui Digital Twin matur pentru fiecare clădire și sistem existent ar fi probabil prohibitivă din punctul de vedere al costurilor, neglijarea beneficiilor abordării Digital Twin ar putea face ca obiectivele pentru 2050 să fie mai greu de atins și să pună în pericol sustenabilitatea pe termen lung. Prin urmare, provocarea este de a depăși barierele adoptării Digital Twin pentru activele existente.

Finanțare

Modernizarea trebuie finanțată. Unul dintre cele mai de succes modele pentru finanțare a venit până acum din Olanda. Energiesprong este un model financiar de împrumut pentru economiile viitoare la facturile de energie, reparații și întreținere. Dacă ar fi disponibil un Digital Twin bazat pe date care ilustreaza mai bine economiile de energie, ar încuraja creditorii si din alte tari să ofere imprumuturi proprietarilor și să le ofere încredere în valoarea modernizărilor ca un activ continuu și o marfă care poate fi vândută.

Materiale

Producătorii de materiale și companiile de construcții au ezitat să aloce resurse pentru angajarea în modernizări profunde în ceea ce privește materialele de construcții. Au fost citați o serie de factori care contribuie la acest lucru, cum ar fi abilități insuficiente de înțelegere în ceea ce privește forța de muncă, soluții tehnice limitate, lipsa integrării lanțului de aprovizionare și lipsa de facilități pentru prefabricare. Digital Twin poate permite fluxul de informații și date, poate crește colaborarea prin lanțul de aprovizionare, poate crește înțelegerea activelor existente, a performanței lor actuale, a limitărilor și a oportunităților de îmbunătățire.

Privind dincolo de 2050, datele Digital Twin privind materialele încorporate ar putea permite o construcție mai durabilă din materiale recuperate la demolări, oferind datelor un scop și o valoare pe termen lung.

Managementul resurselor

Pe măsură ce populația globală crește și procesul de urbanizare continuă, devine imperativ să se proiecteze mai multe spații durabile, să se reducă consumul de resurse și să se minimizeze degradarea mediului. Odată ce Digital Twin este folosit pentru a măsura utilizarea resurselor, acesta poate ajuta proprietarii și managerii de resurse să ia decizii mai bine informate. Acest lucru ar putea varia de la o predicție mai precisă și eliminarea deșeurilor și măsurarea calității aerului, găsirea zonelor care se confruntă cu o calitate slabă a acestuia, precum și cunoașterea și controlul comportamentelor pentru a schimba acest rezultat.

Utilizarea Digital Twin pentru a urmări componentele dintr-un lanț de aprovizionare va asigura, de asemenea, folosirea, reciclarea și reutilizarea acestor componente la sfârșitul primei lor vieți. Digital Twin ar permite urmărirea eficientă a „pieselor de schimb” și redarea realistă a modului în care sunt utilizate resursele planetei.

Pentru a gestiona mai bine activele existente, Digital Twin poate evalua valoarea, rata de amortizare și datele de performanță ale activului, permițând luarea de decizii informate cu privire la întreținerea activelor și costurile operaționale, asigurându-se că operarea este cât mai eficientă posibil. În timp ce aceste decizii pot fi luate pur și simplu folosind analiza datelor, Digital Twin oferă confirmare vizuală și context spațial, făcând mai ușor de înțeles ce, unde și de ce este necesară o anumită acțiune.