Jak diagnostikovat poruchu systému, když je dané zařízení 200 000 km daleko? V roce 1970 museli vedoucí pracovníci řídicího střediska NASA usilovně hledat řešení, když Apollo 13 vyřadila z provozu exploze uprostřed letu.
V NASA rychle změnili zaběhané postupy a postavili své špičkové inženýry k věrnému simulátoru, aby otestovali možné scénáře oprav - tedy k něčemu, co může být považováno za předchůdce digitálního dvojčete - digitálního prostředí používaného k modelování pravděpodobných výsledků v offline světě. Jejich úsilí se tehdy osvědčilo: posádka Apolla se bezpečně vrátila na Zemi o necelý týden později.
To bylo před 50 lety. A i když používání počítačem řízených modelů k řešení problémů není nic nového, příchod stále sofistikovanějších 3D simulací dramaticky rozšiřuje jejich uplatnění.
Na Zemi dnešní digitální dvojčata pomáhají firmám v oboru stavebnictví vytvářet paralelní virtuální a fyzická aktiva. A jejich obchodní hodnota? Lepší výsledky.
Kombinací dat v reálném čase, modelů fyzických závislostí a informací z různých systémů lze simulovat nové projekty v celém jejich životním cyklu a předvídat a zlepšovat jejich výkonnost v reálném životě - a tím samozřejmě i jejich ziskovost.
A vzhledem k tomu, že následky pandemie i nadále urychlují digitální transformaci, tyto schopnosti dominují celému oboru.
Vylepšené řízení na mikroúrovni
Odborníci z oboru tvrdí, že přichází přesně to, co vedoucí pracovníci ve stavebnictví a správě nemovitostí vždy chtěli - fungující křišťálová koule, která poskytuje přesný přehled o klíčových ukazatelích výkonnosti v celém životním cyklu majetku.
Předchozí 3D řešení nebyla dostatečně uživatelsky přívětivá, aby se dala používat i mimo specializované architektonické a inženýrské obory. Ale dnešní digitální dvojčata jsou více přizpůsobena výkonnostním parametrům budov a správě portfolia. Díky tomu jsou mnohem přístupnější pro interpretaci ze strany zákazníků.
Rozšíření pro větší publikum dalo technologii digitálních dvojčat šanci ukázat svou hodnotu. Stejně jako u mnoha jiných technologických nástrojů, zostřené potřeby pandemického a postpandemického života umožnily digitálním dvojčatům rychle získat pozornost.
Staveniště byla mezi prvními, která mohla vystoupit z pravidel lockdownů, ale zdaleka to nebyl návrat k normálu. Nová pravidla pro osobní ochranné prostředky a dodržování osobního odstupu si vyžádaly kompletní přehodnocení řízení projektů. Co největší část prací a prefabrikace musela být prováděna mimo staveniště.
I tento proces pomohla usnadnit digitální dvojčata.
"Pomocí digitálních dvojčat můžete dosáhnout věrnosti jedna ku jedné s celou fyzickou budovou, až po jednotlivé šrouby, a to ještě před zahájením stavby," řekl William Ruh, výkonný ředitel společnosti Lendlease Digital a člen řídicího výboru konsorcia Digital Twin.
V rozhovoru pro
RTInsights v roce 2020 vysvětlil, že virtuální kopie budovy umožňuje její optimalizaci. To mění odvětví stavebnictví
"stejným způsobem, jaký jsme viděli v letectví a dalších průmyslových odvětvích, které ovlivnilo používání digitálních dvojčat".
Nicolas Mangon, viceprezident pro strategii AEC ve společnosti Autodesk, říká:
"Před covidem nám zákazníci říkali, že digitální transformace bude pětiletý proces. Během covidové pandemie ji zvládli za šest měsíců."
"V posledních několika letech se stalo to, že si zákazníci uvědomili, jak cenná mohou být digitální dvojčata ve fázi po dokončení stavby. Něco kolem 70 % nákladů na vlastnictví se odehrává po uvedení budovy do provozu. Mít najednou její virtuální kopii, kterou můžete použít ke kontrole nákladů a zlepšení uživatelského komfortu budovy, to bylo svým způsobem zjevení."
Příprava na změnu na makroúrovni
Digitální dvojčata mohou stavebním a projekčním firmám také pomoci řešit megatrendy, jako je rychlá urbanizace, zpětný přesun výrobních kapacit, dopad národních plánů pro infrastrukturu, unijní Zelený úděl a celonárodní regulační změny, které přinesou harmonizované stavební předpisy navržené pro budoucí pandemie.
Dopad kterékoli z nich by mohl být pro toto odvětví zásadní, což byl jeden z důvodů vzniku
konsorcia Digital Twin.
Skupina byla vytvořena s cílem stanovit jednotnou definici digitálního dvojčete, aby se zamezilo zmatkům v oboru. Po dosažení tohoto cíle se nyní přesunulo k propagaci konceptu digitálních dvojčat v rámci stavebního a výrobního průmyslu a k vývoji technologických standardů na podporu větší interoperability a spolupráce mezi partnery.
Společnost Microsoft vede úsilí konsorcia o společné řešení pro ukládání dat Internetu věcí (IoT) získaných ze senzorů z budov. Společnost Autodesk vede úsilí o společnou platformu digitálních dvojčat. Další iniciativy vedou giganti v oblasti stavebnictví, jako je Lendlease, a technologičtí a inženýrští lídři včetně společností Dell, Northrop Grumman a GE Digital.
Příprava na masovou urbanizaci
N. Mangon ze společnosti Autodesk říká, že s tím, jak se digitální dvojčata rozšiřují, umožní stavebnímu průmyslu vést přesun obyvatelstva k bydlení ve městech a pomohou zajistit, aby probíhal organizovaně a udržitelně.
V současné době žije ve městech 3,5 miliardy lidí - říká.
"Za 30 let se tento počet zdvojnásobí. Trvalo nám několik tisíc let, než jsme vybudovali vše, co dnes máme. V příštích 30 letech budeme muset přidat ekvivalent obytné a obchodní kapacity všech měst, která existují dnes."
"Stavební průmysl toho nebude schopen dosáhnout bez softwaru, který zefektivní a zjednoduší plánování a projektování. Ještě před zahájením této fáze však budeme muset vědět, které budovy a materiály jsou nejúčinnější - a proč."
Poslední hranice?
Zpráva
Technology Vision Report společnosti Accenture označila digitální dvojčata za jeden z pěti určujících technologických trendů loňského roku. Podle výzkumníků se stala nedílnou součástí rostoucího průmyslového "metaversa", kde jsou digitálně reprezentovány celé kancelářské mrakodrapy, továrny, dodavatelské řetězce a životní cykly výrobků.
"To předznamenává nové příležitosti pro vedoucí pracovníky podniků, aby spojili data a znalosti, položili si zásadní otázky a odpověděli na ně, a poté přehodnotili způsob svého fungování, spolupráce a inovací."
To je na hony vzdálené dobám Apolla 13, jehož původní dvojče vzniklo v době, kdy počítače ještě neuměly zobrazovat obrázky. Tehdejší řešení bylo ve srovnání s tím, co je k dispozici dnes, jen o málo víc než blikající dioda, přesto bylo dostatečně výkonné, aby přivedlo porouchanou vesmírnou loď bezpečně domů.
Z vývoje od těchto počátků asi není překvapením, že další hranicí pro digitální dvojčata je řešení problémů velikosti planety. Evropští výzkumníci používají tuto technologii k modelování důsledků globálního klimatu a k informovacím pro tvorbu ekologické politiky EU.
Co je to digitální dvojče?
Stavební a projekční společnosti nyní mohou vytvářet superrealistické virtuální verze budov, které stavějí, přičemž každá kopie je dokonalým dvojčetem svého ocelového, skleněného a betonového originálu.
Digitální dvojčata jsou logickým vývojem 3D modelování, který přesahuje koncept vytváření maket na obrazovce, jež dodávají vykreslenému obrazu hloubku. Dvojče získává v reálném čase data z postaveného objektu, který zrcadlí.
BIM, neboli informační modelování budov, je nejlepším procesem, na kterém je možné založit tvorbu digitálního dvojčete. Hyperrealistický model založený na BIM umožní uživatelům prohlédnout si, jak bude budova vypadat a působit, až bude postavena. Ve fázi návrhu jej lze použít místo papírových výkresů. Místo toho budou mít architekti k dispozici 3D znázornění, které jim umožní novou budovu nejen vidět, ale i "zažít" - uvnitř i zvenčí. Inženýři pak mohou pomocí modelu BIM experimentovat s různými konstrukčními prvky a materiály a testovat jejich vlastnosti.
Až se nakonec otevře skutečná budova, model BIM se promění v digitální dvojče postaveného objektu. Digitální dvojče existuje v symbióze se svým dvojníkem, přijímá data z mnoha senzorů a systémů a napodobuje skutečné chování fyzické stavby v reálném čase.
Předání modelu digitálního dvojčete skutečného stavu stavby vlastníkům a uživatelům budovy jim umožní bezproblémovou analýzu a získávání informací o skutečném využití jejich aktiva po jeho obsazení. Digitální dvojče lze použít například k simulaci účinků reálných podmínek pro sledování dlouhodobé výkonnosti. Všechny tyto informace se stávají surovinou pro analýzy a poznatky, které mohou snížit náklady, omezit rizika a zvýšit odolnost jakéhokoli portfolia nemovitostí.
dle converge.autodesk.com