Interviu su Iryna Osadcha

Projekto „SmartWins” doktorantė ir jaunesnioji tyrėja Iryna Osadcha atliko skaitmeninių dvynių atnaujinimo statybose tyrimą, kurio tikslas – parengti straipsnį „Geometrinių parametrų atnaujinimas pastatytų objektų skaitmeniniuose dvyniuose: „Sisteminė literatūros apžvalga”. Pauliaus Spūdžio interviu Iryna Osadcha aiškina skaitmeninių dvynių koncepciją ir jų svarbą tiksliai atspindint pastato duomenis bei užtikrinant nuolatinę stebėseną.

Paulius Spūdys: Jūs rašėte straipsnį apie tai, kaip skaitmeniniai dvyniai atnaujinami statybų pramonėje. Ar galėtumėte pradėti nuo paaiškinimo, kas yra skaitmeninis dvynys ir kuo jis skiriasi nuo statinio informacinio modelio (BIM)?

Iryna Osadcha: Tiek BIM, tiek skaitmeninės dvynės yra skaitmeninės technologijos, padedančios statybos specialistams tvarkyti pastato duomenis, tačiau jų paskirtis pastatų aplinkoje skiriasi. Architektų ir inžinierių bendradarbiavimui skirtas BIM padeda vizualizuoti pastatą ir planuoti statybos darbus, pradedant pamatų klojimu ir baigiant elektros instaliacijos ir ŠVOK sistemų įrengimu. Nors 3D BIM modeliai yra galingas įrankis, padedantis vizualizuoti objekto projektavimą ir statybą, skaitmeniniai dvyniai perkelia viską į kitą lygmenį, suteikdami galimybę virtualiai bendrauti su šiuo objektu ir parodyti, kaip žmonės sąveikauja su pastatyta aplinka jos gyvavimo laikotarpiu.
Skaitmeniniai dvyniai leidžia stebėti ir valdyti fizinius objektus naudojant skaitmeninį modelį, įskaitant stebėjimą realiuoju laiku ir modeliavimu pagrįstą prognozavimą, kad būtų galima numatyti ir suplanuoti elgseną bei būsimas būsenas.
Skaitmeniniai dvyniai – tai fizinio objekto skaitmeninis atvaizdas, kuris tiksliai perteikia jo savybes ir prisitaiko prie aplinkos pokyčių, kad veiktų optimaliai. Tai nėra nauja koncepcija. Ji jau plačiai naudojama tokiose pramonės šakose kaip aviacijos, pramoninės gamybos, robotikos, automobilių, vėjo energijos, telekomunikacijų, sveikatos priežiūros ir kitose, kuriose objektų prototipų kūrimas naudojamas siekiant pagerinti rezultatus.

PS: Kodėl taip svarbu atnaujinti „Digital Twins” per visą pastato gyvavimo laikotarpį?

IO: Iš pradžių tai gali atrodyti akivaizdu. Tačiau atnaujinti „Skaitmeninius dvynius” yra labai sudėtinga užduotis, nes pastatai yra labai sudėtingos struktūros. Todėl bus atnaujinami tik tie elementai, kurie atitinka įrankiui priskirtą paskirtį. Be to, dalyvauja daug suinteresuotųjų šalių ir nenuspėjami veiksniai.
Skaitmeninių dvynių atnaujinimas gali tiksliai atspindėti dabartinę pastato būklę, įskaitant visus nukrypimus nuo pirminio projekto. Pavyzdžiui, jei pastatas patiria struktūrinių pokyčių ar pažeidimų, atnaujintas skaitmeninis dvynys gali padėti nustatyti problemos mastą ir paremti pagrįstas remonto ir priežiūros strategijas.
Be to, atnaujinus „skaitmeninį dvynį” bus galima nuolat stebėti pastato eksploatacines savybes ir būklę. Skaitmeninio dvynio atnaujinimas užtikrina, kad visi galėtų naudotis naujausiais ir tiksliausiais duomenimis, skatina bendradarbiavimą ir supaprastina darbo eigą. Taip užtikrinama, kad skaitmeninis dvynys išliktų patikima ir vertinga priemonė per visą pastato gyvavimo ciklą.

P. S.: Kokios pagrindinės jūsų tyrimo išvados?

IO: Savo straipsnyje atlikau sisteminę 56 straipsnių literatūros apžvalgą, kad atskleisčiau skaitmeninių dvynių geometrijos atnaujinimą statybų pramonėje. Pastebėjau, kad nors pastaruoju metu pasirodžiusiuose leidiniuose šia tema susidomėjimas auga, vis dar trūksta išsamaus aprašymo. Daugumoje esamų tyrimų daugiausia dėmesio skiriama konkretiems aspektams ar procesams, susijusiems su virtualiu modeliavimu ar duomenų apdorojimu.
Vienas iš unikalių mano tyrimo aspektų yra tai, kad jame ypatingas dėmesys skiriamas skaitmeninių dvynių geometrijai statybos pramonėje, išskiriant ją iš kitų pramonės šakų, kuriose taip pat taikomi skaitmeniniai dvyniai. Tai leido sukurti vieningo virtualaus modelio geometrijos techninės priežiūros metodo, kuris gali būti plačiai naudojamas statyboje, pagrindą. Nagrinėdamas dabartinę pramonės padėtį, siekiau nustatyti svarbiausias problemines sritis ir sukurti praktišką ir keičiamo dydžio metodą, kaip ateityje atnaujinti skaitmeninių dvynių geometriją.
Sudėtinga pastato geometrija yra iššūkis, kai reikia ją tiksliai atvaizduoti ir integruoti į skaitmeninį dvynį. Skaitmeninio dvynio geometrijos atnaujinimo procesas apima įvairius etapus, įskaitant duomenų rinkimą, apdorojimą ir modeliavimą. Kiekviename etape taikomi atskiri metodai, iššūkiai ir svarstymai, į kuriuos reikia atsižvelgti.

P. S.: Atsižvelgdami į sudėtingumą, kokius kriterijus nustatėte atlikdami tyrimą, kad galėtumėte atnaujinti pastatų geometrijos duomenis skaitmeniniuose dvyniuose?

IO: pabrėžiau, kad svarbu nustatyti aiškius pastatų geometrijos duomenų atnaujinimo kriterijus. Taip užtikrinama, kad skaitmeninis dvynys tiksliai atspindėtų pastatą ir kad visi atnaujinimai būtų atliekami laiku ir veiksmingai. Sprendimą atnaujinti geometrijos duomenis galima priimti atsižvelgiant į tokius veiksnius, kaip pastato gyvavimo ciklo etapas arba konkretūs pastato tipo reikalavimai.
Taip pat parodžiau, kad skaitmeninio dvynio geometrijai atnaujinti naudojamos įvairios technologijos ir metodai, įskaitant lazerinį skenavimą, bepiločių orlaivių ir fotogrametriją bei tacheometrus. Tačiau šie metodai nėra universalūs ir pritaikomi visų tipų pastatams ir konstrukcijoms. Reikia atlikti tolesnius tyrimus, kad būtų sukurtas bendras sprendimas, taikytinas įvairesnėms konstrukcijoms.

PS: Kokie yra pagrindiniai skaitmeninių dvynių geometrijos atnaujinimo etapai ir iššūkiai kiekviename etape?

IO: „Digital Twin” geometrijos atnaujinimas apima tris pagrindinius veiksmus: Duomenų rinkimas, duomenų apdorojimas ir modeliavimas. Renkant duomenis galima naudoti įvairius metodus, pavyzdžiui, bepiločių orlaivių, fotogrametrijos ar lazerinio skenavimo. Iškyla sunkumų, susijusių su mastelio keitimu arba taikymu įvairių tipų pastatams. Duomenų apdorojimas apima duomenų registravimą į „Digital Twin” koordinačių sistemą ir triukšmo filtravimą. Iššūkių kyla atpažįstant ir modeliuojant objektus, pasirenkant tinkamus metodus ir sujungiant esamus BIM modelius. Modeliuojant reikia praturtinti geometrines figūras semantine informacija ir nustatyti ryšius tarp struktūrinių elementų. Iššūkiai susiję su sąveika, modelių sujungimu ir veiksmingu duomenų tvarkymu bei analize.

P. S.: Remdamiesi savo išvadomis, į kokias pagrindines sritis reikėtų sutelkti dėmesį būsimuose tyrimuose?

IO: Ateities tyrimuose daugiausia dėmesio turėtų būti skiriama konkrečių atvejų studijoms, susijusioms su aiškiai apibrėžtais pastatų tipais ir gyvavimo ciklo etapais, kuriuos galima apibendrinti. Norint tiksliai atvaizduoti skaitmeninius dvynius, labai svarbu pagerinti objektų aptikimą, segmentavimą ir klasifikavimą neapdorotuose duomenyse. Labai svarbu kurti sąveikius duomenis ir vieningus programinės įrangos sprendimus, kad būtų galima efektyviai atnaujinti DT. Šių sričių nagrinėjimas leis pasiekti pažangos šioje srityje ir įveikti dabartinius iššūkius, susijusius su DT geometrijos atnaujinimu statyboje.
Skaitmeninių dvynių naudojimo statybų pramonėje demokratizavimas yra labai svarbus siekiant mažinti anglies dioksido išmetimą. Skaitmeniniai dvyniai sudaro sąlygas bendradarbiauti, skatina tvarią praktiką ir optimizuoja energinį naudingumą, todėl suinteresuotosios šalys gali priimti informacija pagrįstus sprendimus, kuriais mažinamas anglies dioksido išmetimas ir kuriama tvaresnė užstatymo aplinka.