Każda inwestycja kubaturowa, infrastrukturalna czy hydrotechniczna może mieć swój odpowiednik w wirtualnym świecie. Jest nim Cyfrowy Bliźniak, z angielska zwany Digital Twin, trójwymiarowy model obiektu, będący dokładnym odzwierciedleniem projektu w warunkach rzeczywistych i środowisku, w którym będzie realizowana. Cyfrowy Bliźniak jest ściśle powiązany ze stosowaną w budownictwie metodyką BIM. W cyfrowym świecie wirtualna technologia przynosi wszystkim partnerom procesu inwestycyjnego realne korzyści – przekonuje Tomasz Rajpold, prezes i założyciel firmy HydroBIM, specjalizującej się w stosowaniu technologii BIM w projektach hydrotechnicznych.
Jakie są korzyści z zastosowania modelu Cyfrowego Bliźniaka?
Wirtualny model obiektu, czyli Cyfrowy Bliźniak, w pierwszej kolejności pozwala lepiej zrozumieć wykonawcy założenia projektu. Przekształcenie płaskiej dokumentacji do modelu 3D i integracja z danymi GIS weryfikuje założenia projektantów z warunkami rzeczywistymi. Wykonawca może zobaczyć efekt finalny i zoptymalizować harmonogram pracy także pod kątem możliwości otoczenia inwestycji. Można lepiej zaplanować drogi dojazdowe, miejsca składowania materiałów i zapobiegać potencjalnym problemom zanim pierwsza łopata zostanie wbita w ziemię. Cyfrowy Bliźniak “żyje” równolegle z realnym obiektem. Po oddaniu budowli do użytkowania Digital Twin ułatwia wielowymiarowe monitorowanie obiektu, począwszy od kontroli stanu technicznego aż do złożonych analiz pozwalających na optymalizację ekonomiczną i tworzenie wariantów postępowania na wypadek różnych scenariuszy.
Korzystanie z Cyfrowego Bliźniaka ułatwia komunikację pomiędzy partnerami , wymianę danych i raportowanie w rozproszonych zespołach, a także sprawne zarządzanie informacją w całym cyklu życia budowli. Intuicyjny i rozbudowany interfejs pozwala obejrzeć obiekt z różnych stron, sprawdzić, jak będzie wyglądał o dowolnej porze dnia, zwiedzić okolicę i zasymulować na przykład powódź. I zaplanować działania. W HydroBIM wykorzystujemy metodykę BIM i filozofię Digital Twin, ponieważ zależy nam na jakości, szybkości i efektywnej organizacji pracy.
Czym jest metodyka BIM?
Kompleksowym i zintegrowanym systemem zarządzania informacją o budowli, umożliwiającym sprawną realizację inwestycji na każdym etapie, począwszy od koncepcji, przez realizację i użytkowanie, aż do rozbiórki obiektu. Modelowanie w formule cyfrowej jest efektem rozwoju i standaryzacji oprogramowania od lat wykorzystywanego w projektowaniu i kontroli inwestycji. Metodyka BIM pozwala na cyfrowy zapis dowolnej ilości parametrów danego obiektu oraz ich systematycznej weryfikacji. W trójwymiarowym interfejsie przedstawiony jest model graficzny obiektu ze szczegółowym zapisem informacji dotyczących danych technicznych konstrukcji, analizy kosztów inwestycji, ilości materiałów, czasu realizacji i wielu innych danych o projekcie. Dlatego nie należy postrzegać Cyfrowego Bliźniaka wyłącznie przez pryzmat trójwymiarowego modelu. BIM to zarządzanie informacją o budowli w dodatkowych wymiarach: czasu – 4D, kosztów – 5D, analiz energetycznych i bezpieczeństwa – 6D i eksploatacji obiektu – 7D. Wszystkie informacje związane z obiektem zintegrowane są w Cyfrowym Bliźniaku. Są one dostępne online, dla uprawnionych użytkowników.
Gdzie gromadzone są te wszystkie dane?
Informacje przechowywane są „w chmurze”. Dzięki platformom wymiany danych (CDE) dokumentacja w formie elektronicznej dostępna jest w każdej chwili i z każdego miejsca dla wszystkich partnerów zaangażowanych w ten proces, zarówno inwestora jak i projektantów, wykonawców, dostawców materiałów oraz zarządcy obiektu.
Dostęp do platformy CDE jest chroniony i reglamentowany według uprawnień udzielonych użytkownikom.
Administrator danych ma dostęp do całego modelu, ale wykonawca, który wymienia np. źródła światła w lampach, tylko w określonym zakresie dotyczącym oświetlenia. Podobnie jest z hydrauliką, stolarką i pozostałymi wykonawcami. Ideą Cyfrowego Bliźniaka jest to, żeby wszyscy mogli sięgać po aktualne informacje, których w danej chwili potrzebują. Ważne, żeby dane były systematycznie zbierane i aktualizowane. Gdy wprowadzi się zmianę w rzeczywistym obiekcie, to administrator projektu musi tę informację zaktualizować w wirtualnym modelu.
Przechowywanie takich danym w chmurze jest bezpieczne?
Niebezpieczeństwo, żeby ktoś nieuprawniony mógł sięgnąć do tych informacji, zastrzeżonych dla określonego kręgu odbiorców jest znikome. To nie jest wymiana mailami, tu każdy musi mieć autoryzację. Całość definiuje norma ISO 19650, która pokazuje w jaki sposób zabezpieczać dane cyfrowe w BIM. Dodatkowo, dostawca oprogramowania też mocno się skupia na bezpieczeństwie danych. Nieuprawniony dostęp do takich informacji może pojawić się tylko wtedy, jeśli wyciekną dane do logowania, albo poprzez zaawansowany atak hakerski. Zabezpieczenia są na poziomie porównywalnym do bankowych.
Zmiany w trójwymiarowym modelu można zobaczyć online?
Tak. Zasadą jest modyfikowanie modelu Cyfrowego Bliźniaka przy wykorzystywaniu narzędzi BIM i aktualizacja modelu w chmurze online. Istnieje też możliwość robienia symulacji dotyczących obiektu, w praktyce w czasie rzeczywistym, żeby przewidzieć ewentualne skutki np. proponowanych zmian, kolizji czy awarii. Korzystanie z narzędzi do przeglądania online w takich sytuacjach staje się standardem.
Każdy z partnerów ma wystarczającą wiedzę do sprawnego posługiwania się tym narzędziem?
Sama obsługa narzędzi jest prosta, natomiast może brakować umiejętności technicznych lub zrozumienia pewnych elementów, bo te dane są bardzo techniczne. Dotyczą na przykład schematów instalacji czy urządzeń, natomiast idea jest taka, żeby właśnie różne środowiska mogły wykorzystać Cyfrowego Bliźniaka do wymiany wiedzy i doświadczeń. Wcale nie jest wymagane, żeby wszyscy mieli doświadczenie techniczne. Przykładowo, ekonomista zwraca uwagę na aspekty finansowe, a ekolog na środowiskowe.
Cyfrowy Bliźniak jest już powszechnym standardem przy realizacji inwestycji?
Cyfrowy Bliźniak jest stosowany we wdrażaniu technologii BIM, która staje się powszechna na całym świecie, jako nowa metodyka realizacji inwestycji budowlanych. Zarówno kubaturowych jak i infrastrukturalnych. Coraz częściej wdrażany jest przy wykonywaniu dużych zamówień publicznych, szczególnie na rynkach prekursorów wykorzystania BIM, w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych, Arabii Saudyjskiej, gdzie technologia BIM już zaczyna stawać się standardem projektowym czy realizacyjnym. Jest tendencja, żeby wszystkie ważne inwestycje infrastrukturalne czy kubaturowe miały swoje odpowiedniki cyfrowe.
Kiedy metodologia BIM była wprowadzana na polski rynek miała wielu oponentów. Czy to się zmieniło?
Dalej są przeciwnicy, ale ich liczba znacząco zmalała, z uwagi na to, że są już realne przykłady inwestycji wykonanych z wykorzystaniem BIM. Wyniki potwierdzają jednoznacznie efektywność całego procesu. Tak jak wspomniałem, zastosowanie metodyki BIM daje wymierne oszczędności, skraca czas realizacji i eliminuje potencjalne problemy na każdym etapie procesu inwestycyjnego. Patrząc szerzej nie tylko na rynek polski, technologia BIM wypiera tradycyjne podejście do projektowania czy wykonawstwa. Duże inwestycje na świecie w jakiejś mierze korzystają z BIM.
Jak firma HydroBIM wykorzystuje zalety Digital Twin w projektach hydrotechnicznych?
W modelu Cyfrowego Bliźniaka integrujemy dane z różnych źródeł. W realizacji projektów budowli hydrotechnicznych duże znaczenie mają uwarunkowania środowiskowe. Z natury rzeczy tego typu projekty zlokalizowane są zwykle na dużym obszarze i w pobliżu cennych środowiskowo obszarów. Realizacja założeń środowiskowych jest jednym z kluczowych wyzwań, jakie stoją przed wykonawcą i Inwestorem. Integracja i analiza chmury punktów pozyskanej z nalotu LiDAR pozwala nam na sprawny wybór optymalnego wariantu realizacji prac ziemnych, które są jednym z głównych centrów kosztów w realizacji inwestycji hydrotechnicznych. Ważne jest opracowanie harmonogramów uwzględniających możliwe sloty czasowe prac i wizualizacje proponowanych rozwiązań. Takie wykorzystanie zalet Cyfrowego Bliźniaka pozwala na efektywne i sprawne konsultacje z organizacjami ekologicznymi i mieszkańcami. Operując na modelu inwestor i wykonawca mogą wspólnie analizować ewentualne wątpliwości lub łatwiej rozwiązywać problemy. Dobrym przykładem na pomyślność takich wspólnych działań jest nasz projekt zrealizowany wokół Huty Szkła w Sandomierzu.
Co to jest za inwestycja?
To modernizacja wałów przeciwpowodziowych, która ma zapewnić bezpieczeństwo mieszkańcom i hucie szkła. W 2010 roku w Sandomierzu była gigantyczna powódź i ledwo się udało uratować hutę przed zalaniem. Po tej powodzi zdecydowano o wybudowaniu wału opaskowego wokół huty. Ponieważ nie da się w tym miejscu podnieść wału do wymaganej wysokości, projekt zakłada wybudowanie żelbetowego muru w obszarze zabudowanym. Mieszkańcy sprzeciwiali się budowie muru, który porównywali do Muru Berlińskiego. My, poprzez opracowanie Cyfrowego Bliźniaka, udowodniliśmy efektywność takiego rozwiązania. Usprawniliśmy konsultacje społeczne, pokazując jak można w sposób estetyczny ten mur zagospodarować. Zaproponowaliśmy umieszczenie graffiti związanych z historią Sandomierza i artystyczną kompozycję z elementami szkła lub ozdobienie muru roślinnością. Wszystko analizowaliśmy pod kątem bezpieczeństwa dla mieszkańców i prezentowaliśmy to w taki sposób, żeby łatwiej było zrozumieć rozwiązania projektowe, proponowane zmiany i optymalizację samych prac ziemnych. Dzięki opracowaniu cyfrowego modelu inwestycji udało się nam wyeliminować kolizje i problemy, które nie były możliwe do wykrycia w dokumentacji 2D. Cyfrowy Bliźniak ułatwia nam pracę na każdym etapie. Naszym zdaniem wykorzystanie tej technologii w hydrotechnice nie tylko przy projektowaniu, ale również przy eksploatacji i monitoringu obiektów hydrotechnicznych to najbliższa przyszłość. Rozwój Informatycznego Systemu Osłony Kraju (ISOK) pozwala już teraz na wykorzystanie wielu źródeł danych do planowania, zarządzania i monitoringu ryzyka powodziowego w kraju. Można postawić tezę, że technologia BIM i modele Digital Twin już niedługo mogą stać się ważnym elementem tego procesu.
Z prezesem HydroBIM, Tomaszem Rajpoldem rozmawiała Jolanta Czudak
