Blog

BIM - digitalni dvojčki

20/12/2018
Igor Fürst
Avtor
BIM - digitalni dvojčki

V zadnjih letih se je na podlagi razvoja IoT - interneta stvari krepko razvil koncept digitalnih dvojčkov – virtualnih replik naprav, prostorov in procesov, ki vsebujejo vse lastnosti in način dela svojih analognih bratov. O digitalnih dvojčkih smo se pogovarjali s Tonetom Stanovnikom, direktorjem Špice, ki je o digitalnih dvojčkih nedavno predaval na iBIM konferenci na Brdu in OASC Smart City konferenci v Bruslju.

Kaj so digitalni dvojčki in kje se najpogosteje uporabljajo?

Izraz digitalni dvojčki, angleško digital twins, označuje repliko dejanskih naprav, prostorov ali procesov. Gre za programsko opremo, ki podpira in optimizira projektiranje, izgradnjo in vzdrževanje zgradb v katerih potekajo procesi na konkretnih napravah in strojih. Najpogosteje so to kar proizvodni procesi kjer koncept prinaša najhitrejši povratek investicije. Sprejem podatkov iz vseh strojev in naprav, povezanih v internet stvari (IoT) namreč omogoča izgradnjo zgodovine iz katere se lahko s pomočjo umetne inteligence in modeliranja napoveduje prihodnje obnašanje. Zaposleni tako lažje, hitreje in z manj napakami upravljajo in vzdržujejo sisteme oziroma izvajajo svoje naloge. V tujini se koncept digitalnih dvojčkov hitro uveljavlja, Gartner celo ocenjuje, da je to tehnologija, ki se trenutno približuje vrhuncu popularnosti. Za vsakim tehnološkim vrhuncem pa se tipično pojavi “dolina smrti” predno tehnologija doživi vzdržen poslovni model. Tukaj lahko svojo nalogo kot most preko “doline smrti” odigra BIM programska oprema, ki jo že sedaj uporabljajo najbolj napredni arhitektni in projektantski biroji tudi v Sloveniji.

Digitalni dvojčki Digital twins

Zakaj se je začel razvoj digitalnih dvojčkov?

Verjetno bo najboljši odgovor na to vprašanje, če spomnim na leto 1970 in zgodovinsko reševanje astronavtov z vesoljske ladje Apollo 13, ko so astronavti s tistim slavnim »Houston, we’ve had a problem!«, v Nasino bazo sporočili, da zaradi eksplozije izgubljajo kisik. Inženirji na Zemlji so se takoj lotili reševanja težave s fizičnim dvojčkom Apolla 13, ki so ga imeli v bazi. S testiranjem na tem modelu so ugotovili, kako lahko astronavti s pripomočki, ki jih imajo v vesoljski ladji, naredijo čistilec zraka. S pomočjo tega dvojnika oz. dvojčka so astronavte srečno spravili nazaj na Zemljo.

Termin digital twins pa so prvič uporabili leta 2003, in sicer na področju upravljanja življenjskega cikla produktov. Takrat so bili digitalni dvojčki seveda še v povojih. Najprej so se uporabljali za različno industrijsko opremo: posamezne stroje ali večje skupine med seboj povezanih strojev. Danes se digitalni dvojčki uporabljajo v različnih panogah in za različne namene, celo v zdravstvu. Po Gartnerju sodijo med »top ten« tehnologije 2019.

Hype cycle digital twins

Kako je z uporabo digitalnih dvojčkov v Sloveniji?

Tudi pri nas se hitro razvijamo v tej novi tehnološki smeri. Sam najbolj poznam uporabo digitalnih dvojčkov za upravljanje prostorov in lahko povem, da nekateri slovenski arhitekturni biroji že projektirajo s tehnologijo BIM – izdelujejo 3D modele bodočih zgradb. Redki pa vključujejo tudi komponente interneta stvari v kasnejših fazah.

Arhitekti imajo na voljo spletno knjižnico, iz katere lahko v svoje modele uvozijo komponente. Tudi Špica ima pripravljeno digitalno zbirko svojih komponent za Time&Space, iz katere lahko arhitekti in projektanti v fazi projektiranja lahko uvozijo elemente in jih umestijo v modele objektov ki jih koncipirajo.


O digitalnih dvojčkih realnih prostorov ste predavali tudi na konferenci SiBIM na Brdu in OASC v Bruslju. Kakšna je vloga Špice pri razvoju tehnologije in uporabe digitalnih dvojčkov?

V BIM svet smo vstopili s knjižnico BIM komponent, ki sem jo omenil. Kmalu za tem smo zaslutili, da se zadaj skriva precej večji potencial kot le zgodnji vstop na projektne deske.

BIM building information modeling process

Namreč vse bolj pogosto se naša rešitev Time&Space uporablja tudi na gradbiščih kjer gre za nadzor nad doseganjem planiranih mejnikov, ki lahko vitalno vplivajo na pravočasen zaključek posameznih faz gradnje in izogib dragim aneksom in penalom, ki tipično proti koncu gradnje povzročajo sive lase.

Najbolj ključno obdobje pa je samo upravljanje in vzdrževanje zgradbe, ki prinaša trikrat večje stroške kot sama gradnja in optimizacija. Na tem področju pa je mogoče prihraniti veliko sredstev in tu vstopijo v igro naše nove oblačne storitve: www.doorcloud.com in upravljanje osnovnih sredstev.

Na Špici pa smo zagnali tudi projekt “Living Lab”, v okviru katerega bomo uporabili tehnologijo digitalnega dvojčka za merjenje ambientalnih parametrov v lastnih prostorih. S takim načinom upravljanja prostorov lahko na primer bolj ekonomično ogrevamo stavbo, merimo osvetljenost in količino vlage ter koncentracijo CO2. Spremljamo lahko zasedenost prostorov in planiramo sestanke. Podatki o stanju v fizičnih prostorih se v realnem času prenašajo v digitalni model. Na Špici preko tega sistema trenutno upravljamo in kontroliramo vstopne točke v prostore in spremljamo zasedenost prostorov ter parkirnih mest okoli zgradbe.

Primer digitalnega dvojčka, pri katerem sodelujemo, je tudi sistem parkirišč v BTC City, ki je mesto v malem in zelo odprt za inoviranje. Odločili smo se da obiskovalcem izboljšamo izkušnjo parkiranja tako, da bodo digitalizirana vsa parkirišča, namenjena obiskovalcem. Sheme parkirišč s podatkom o prostih parkirnih mestih so na voljo v aplikaciji BTC City. Obiskovalec lahko vidi, na katero parkirno mesto lahko v danem trenutku parkira. V projektu sodeluje več izvajalcev. Če si predstavljate, da to aplikacijo razširimo na celotno mesto Ljubljana je to zagotovo primer digitalnega dvojčka, ki prinaša splošno javno korist, saj konkretno zmanjša nepotrebno kroženje z avtom po mestu in iskanje prostega parkirnega mesta.

Gartner v povezavi z digitalnimi dvojčki izpostavlja tudi informacijsko varnost. Kako varni so po vašem mnenju sistemi z digitalnimi dvojčki in na kaj moramo biti še posebej pozorni?

IoT tehnologija prinaša v sistem dodatno tveganje, saj se količina vstopnih točk v internet in mrežo hitro povečuje. Zavedamo se, da je pomembno, da koncipiramo opremo, ki dosega najvišje standarde. Seveda absolutne informacijske varnosti ni, še posebej, ko se naprave povezujejo preko interneta. Lahko pa se absolutni varnosti približamo v največji možni meri, če uporabljamo preverjene tehnologije in sisteme redno posodabljamo.

V našo opremo vgrajujemo kriptirane protokole (npr.: MQTT in SLLC), ki zmanjšujejo tveganje na najnižjo racionalno raven. Tako smo nedavno prejeli IoT certifikat podjetja Microsoft, ki temu področju namenja še posebno pozornost.

Aktivacija špičakov na področju BIM-Digital Twins pa nosi v svojem jedru tudi našo zavezanost, da naslednji generaciji predamo Slovenijo v najboljši kondiciji. Tej temi sem posvetil tudi svoja nedavna predavanja. BIM-Digital Twins namreč poleg mosta čez “dolino smrti” vzpostavlja v Sloveniji tudi okolje, ki bo:

  • Zadržalo mlade arhitekte in inženirje, da ne bodo odhajali s trebuhom za kruhom projektirat v tujino, saj bodo lahko ustvarjali v Sloveniji in svoje storitve z bogato dodano vrednostjo prodajali v tujino.
  • Še bolj pomembno pa je, da bomo les, kot material s katerim je Slovenija zelo bogata, začeli projektirati v zgradbe in prodajati v tujino z visoko dodano vrednostjo, ne pa kot surovino. Morda se niti ne zavedamo, da Slovenci z inteligentnimi lesenimi vrati s kopico vgrajenih senzorjev in aktuatorjev že sedaj opremljamo najbolj luksuzne evropske hotele ter da AdriaMobil izredno uspešno v Evropo izvaža lesene avtomobile (zgradbe na kolesih) z najvišjo možno dodano vrednostjo.