Συνέντευξη με την Iryna Osadcha

Η Iryna Osadcha, διδακτορική φοιτήτρια και νεότερη ερευνήτρια του έργου SmartWins, διεξήγαγε έρευνα σχετικά με την ενημέρωση των ψηφιακών διδύμων στις κατασκευές για το άρθρο της με τίτλο “Geometric parameter updating in digital twin of built assets: Μια συστηματική βιβλιογραφική ανασκόπηση”. Σε συνέντευξη που παραχώρησε ο Paulius Spūdys, η Iryna Osadcha εξηγεί την έννοια των ψηφιακών διδύμων και τη σημασία τους για την ακριβή απεικόνιση των δεδομένων του κτιρίου και τη δυνατότητα συνεχούς παρακολούθησης.

Paulius Spūdys: Πως ενημερώνονται τα ψηφιακά δίδυμα στον κατασκευαστικό κλάδο. Θα μπορούσατε να ξεκινήσετε εξηγώντας τι είναι ένας ψηφιακός δίδυμος και πώς διαφέρει από ένα μοντέλο κτιριακών πληροφοριών (BIM);

Iryna Osadcha: Το BIM και το Digital Twin είναι και οι δύο ψηφιακές τεχνολογίες που βοηθούν τους επαγγελματίες του κλάδου των κατασκευών να διαχειρίζονται τα δεδομένα του κτιρίου, ωστόσο εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς στο δομημένο περιβάλλον. Σχεδιασμένη για τη συνεργασία μεταξύ αρχιτεκτόνων και μηχανικών, η ΒΙΜ βοηθά στην οπτικοποίηση του κτιρίου και στον προγραμματισμό των κατασκευαστικών δραστηριοτήτων, από την τοποθέτηση των θεμελίων έως την εγκατάσταση των ηλεκτρικών καλωδιώσεων και των συστημάτων HVAC. Ενώ όμως τα τρισδιάστατα μοντέλα BIM είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την οπτικοποίηση του σχεδιασμού και της κατασκευής ενός περιουσιακού στοιχείου, τα ψηφιακά δίδυμα πηγαίνουν τα πράγματα στο επόμενο επίπεδο, επιτρέποντας την εικονική αλληλεπίδραση με αυτό το περιουσιακό στοιχείο και αναπαριστώντας τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι αλληλεπιδρούν με το δομημένο περιβάλλον κατά τη διάρκεια της ζωής του.
Τα ψηφιακά δίδυμα επιτρέπουν την παρακολούθηση και τη διαχείριση φυσικών αντικειμένων μέσω ενός ψηφιακού μοντέλου, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο και της πρόβλεψης βάσει προσομοίωσης για την πρόβλεψη και τον προγραμματισμό της συμπεριφοράς και των μελλοντικών καταστάσεων.
Τα ψηφιακά δίδυμα είναι η δημιουργία μιας ψηφιακής αναπαράστασης ενός φυσικού αντικειμένου που αποτυπώνει με ακρίβεια τα χαρακτηριστικά του και προσαρμόζεται στις αλλαγές στο περιβάλλον του για βέλτιστη απόδοση. Δεν είναι νέα ιδέα. Χρησιμοποιείται ήδη ευρέως σε βιομηχανίες όπως η αεροδιαστημική, η βιομηχανική παραγωγή, η ρομποτική, η αυτοκινητοβιομηχανία, η αιολική ενέργεια, οι τηλεπικοινωνίες, η υγειονομική περίθαλψη και άλλες, οι οποίες χρησιμοποιούν την κατασκευή πρωτοτύπων αντικειμένων για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων.

ΥΓ: Γιατί είναι τόσο σημαντικό να ενημερώνετε το Digital Twins κατά τη διάρκεια της ζωής του κτιρίου;

IO: Αυτό μπορεί να φαίνεται προφανές στην αρχή. Αλλά η ενημέρωση των ψηφιακών διδύμων είναι ένα τόσο πολύπλοκο έργο, επειδή τα κτίρια είναι πολύ περίπλοκες δομές. Ως αποτέλεσμα, θα ενημερώνονται μόνο τα στοιχεία που εξυπηρετούν τον σκοπό που έχει ανατεθεί στο εργαλείο. Υπάρχει επίσης η εμπλοκή πολλαπλών ενδιαφερομένων και απρόβλεπτων παραγόντων.
Η ενημέρωση των ψηφιακών διδύμων μπορεί να αντικατοπτρίζει με ακρίβεια την τρέχουσα κατάσταση του κτιρίου, συμπεριλαμβανομένων τυχόν αποκλίσεων από τον αρχικό σχεδιασμό. Για παράδειγμα, εάν ένα κτίριο παρουσιάσει δομική αλλαγή ή βλάβη, ένα ενημερωμένο ψηφιακό δίδυμο μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό της έκτασης του προβλήματος και να υποστηρίξει τεκμηριωμένες στρατηγικές επισκευής και συντήρησης.
Επιπλέον, η ενημέρωση του ψηφιακού δίδυμου θα επιτρέψει τη συνεχή παρακολούθηση της απόδοσης και της υγείας του κτιρίου. Η ενημέρωση του ψηφιακού δίδυμου διασφαλίζει ότι όλοι έχουν πρόσβαση στα πιο πρόσφατα και ακριβή δεδομένα, ενισχύοντας τη συνεργασία και βελτιώνοντας τις ροές εργασίας. Αυτό διασφαλίζει ότι ο ψηφιακός δίδυμος παραμένει ένα αξιόπιστο και πολύτιμο εργαλείο καθ’ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του κτιρίου.

ΥΓ: Ποια είναι τα κύρια ευρήματα της έρευνάς σας;

IO: Στο άρθρο μου, διεξήγαγα συστηματική βιβλιογραφική ανασκόπηση 56 άρθρων για να ρίξω φως στην ενημέρωση της γεωμετρίας των ψηφιακών διδύμων για τα δομημένα περιουσιακά στοιχεία στον κατασκευαστικό κλάδο. Παρατήρησα ότι ενώ υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για το θέμα αυτό στις πρόσφατες δημοσιεύσεις, εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη ολοκληρωμένης κάλυψης. Οι περισσότερες υπάρχουσες μελέτες τείνουν να επικεντρώνονται σε συγκεκριμένες πτυχές ή διαδικασίες που σχετίζονται με την εικονική μοντελοποίηση ή την επεξεργασία δεδομένων.
Μία από τις μοναδικές πτυχές της έρευνάς μου έγκειται στην ιδιαίτερη εστίασή της στη γεωμετρία των ψηφιακών δίδυμων στον κατασκευαστικό κλάδο, που τον διαφοροποιεί από άλλους κλάδους στους οποίους εφαρμόζονται επίσης ψηφιακές δίδυμες. Αυτό επέτρεψε να δημιουργηθούν τα θεμέλια για μια ενοποιημένη μέθοδο συντήρησης για τη γεωμετρία εικονικών μοντέλων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως στις κατασκευές. Εξετάζοντας την τρέχουσα κατάσταση του κλάδου, αποσκοπούσα στον εντοπισμό κρίσιμων προβληματικών περιοχών και στην ανάπτυξη μιας πρακτικής και επεκτάσιμης μεθόδου για την ενημέρωση της γεωμετρίας των ψηφιακών διδύμων στο μέλλον.
Η πολυπλοκότητα της γεωμετρίας του κτιρίου αποτελεί πρόκληση για την ακριβή αναπαράσταση και ενσωμάτωσή της σε ένα ψηφιακό δίδυμο. Η διαδικασία ενημέρωσης της γεωμετρίας του ψηφιακού διδύμου περιλαμβάνει διάφορα στάδια, όπως η συλλογή δεδομένων, η επεξεργασία δεδομένων και η μοντελοποίηση. Κάθε στάδιο έχει τις δικές του μεθόδους, προκλήσεις και προβληματισμούς που πρέπει να αντιμετωπιστούν.

ΥΓ: Λαμβάνοντας υπόψη την πολυπλοκότητα των διαδικασιών, ποια κριτήρια αποκάλυψε η έρευνά σας για την ενημέρωση των γεωμετρικών δεδομένων του κτιρίου στα ψηφιακά δίδυμα;

ΙΟ: Τόνισα τη σημασία της θέσπισης σαφών κριτηρίων για την ενημέρωση των γεωμετρικών δεδομένων των κτιρίων. Αυτό διασφαλίζει ότι ο ψηφιακός δίδυμος αντιπροσωπεύει με ακρίβεια το κτίριο και ότι τυχόν ενημερώσεις πραγματοποιούνται εγκαίρως και αποτελεσματικά. Η απόφαση για την επικαιροποίηση των γεωμετρικών δεδομένων μπορεί να βασίζεται σε παράγοντες όπως το στάδιο του κύκλου ζωής του κτιρίου ή οι ειδικές απαιτήσεις του τύπου του κτιρίου.
Έδειξα επίσης ότι χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνολογίες και μέθοδοι για την ενημέρωση της γεωμετρίας του ψηφιακού διδύμου, συμπεριλαμβανομένης της σάρωσης με λέιζερ, της UAV/φωτογραμμετρίας και των ολικών σταθμών. Ωστόσο, οι μέθοδοι αυτές δεν είναι καθολικά εφαρμόσιμες ή επεκτάσιμες σε όλους τους τύπους κτιρίων και κατασκευών. Χρειάζεται περαιτέρω έρευνα για την ανάπτυξη μιας γενικής λύσης που να μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα ευρύτερο φάσμα δομών.

ΥΓ: Ποια είναι τα κύρια βήματα που απαιτούνται για την ενημέρωση της γεωμετρίας των ψηφιακών διδύμων και ποιες είναι οι προκλήσεις σε κάθε στάδιο;

IO: Η ενημέρωση της γεωμετρίας του Digital Twin περιλαμβάνει τρία βασικά βήματα: Συλλογή δεδομένων, επεξεργασία δεδομένων και μοντελοποίηση. Στη συλλογή δεδομένων μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες μέθοδοι όπως UAV/φωτογραμμετρία ή σάρωση με λέιζερ. Προκλήσεις προκύπτουν στην επεκτασιμότητα ή την εφαρμογή σε διαφορετικούς τύπους κτιρίων. Η επεξεργασία δεδομένων περιλαμβάνει την καταχώριση των δεδομένων στο σύστημα συντεταγμένων Digital Twin και το φιλτράρισμα του θορύβου. Προκλήσεις υπάρχουν στην αναγνώριση και μοντελοποίηση αντικειμένων, στην επιλογή κατάλληλων μεθόδων και στη συγχώνευση υφιστάμενων μοντέλων BIM. Η μοντελοποίηση απαιτεί τον εμπλουτισμό των γεωμετρικών σχημάτων με σημασιολογικές πληροφορίες και τον καθορισμό σχέσεων μεταξύ δομικών στοιχείων. Οι προκλήσεις αφορούν τη διαλειτουργικότητα, τη συγχώνευση μοντέλων και τη διασφάλιση αποτελεσματικού χειρισμού και ανάλυσης δεδομένων.

ΥΓ: Με βάση τα ευρήματά σας, σε ποιους βασικούς τομείς θα πρέπει να επικεντρωθεί η μελλοντική έρευνα;

IO: Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί σε ειδικές μελέτες περιπτώσεων σαφώς καθορισμένων τύπων κτιρίων και σταδίων του κύκλου ζωής που μπορούν να γενικευτούν. Η βελτίωση της ανίχνευσης, της κατάτμησης και της ταξινόμησης αντικειμένων σε ακατέργαστα δεδομένα είναι ζωτικής σημασίας για την ακριβή αναπαράσταση του ψηφιακού δίδυμου. Η ανάπτυξη διαλειτουργικών δεδομένων και ενοποιημένων λύσεων λογισμικού για τη διευκόλυνση της αποτελεσματικής επικαιροποίησης της ΔΤ είναι απαραίτητη. Η αντιμετώπιση αυτών των τομέων θα προωθήσει τον τομέα και θα ξεπεράσει τις τρέχουσες προκλήσεις στην ενημέρωση της γεωμετρίας DT στις κατασκευές.
Ο εκδημοκρατισμός της χρήσης των ψηφιακών δίδυμων στον κατασκευαστικό κλάδο είναι ζωτικής σημασίας για τις προσπάθειες απεξάρτησης από τον άνθρακα. Επιτρέποντας τη συνεργασία, προωθώντας βιώσιμες πρακτικές και βελτιστοποιώντας την ενεργειακή απόδοση, τα ψηφιακά δίδυμα επιτρέπουν στους ενδιαφερόμενους να λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις που μειώνουν τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και δημιουργούν ένα πιο βιώσιμο δομημένο περιβάλλον.