Цифровой двойник здания как развитие его информационной модели

В наши дни профессиональные строители всё чаще в своей практике используют термины «цифровой двойник» и «информационная модель здания». Однако при подробном рассмотрении оказывается, что под «цифровым двойником» нередко понимается комплексная 3D-модель здания, которая фактически является частью его информационной модели.

Понятно, что часть уже существующих данных не способна принести реальной пользы, а значит, цифровой двойник не может быть лишь цифровой визуализацией будущего строения. Так что же такое цифровой двойник?

Пытаясь дать чёткое определение этому термину, в 2018 году группа исследовательских центров из Великобритании High Value Manufacturing Catapult опросила несколько инженеров, которые заняты в сфере строительства. И в результате выяснилось, что среди них нет чёткого понимания того, что же такое цифровой двойник здания.

При опросе исследователи задавали инженерам следующий вопрос: «Какие компоненты, на Ваш взгляд, должны входить в понятие цифровой двойник?». Для ответа им были предложены ряд свойств, относительно которых можно было дать ответы «важно», «полезно иметь» и «не требуется».

Из предложенных вариантов наиболее важным (71% испытуемых отметили этот аспект как важный) инженеры сочли наличие физического актива для цифрового двойника. Что вполне логично, поскольку цифровой двойник в девелопменте нужен при возведении здания и его последующей эксплуатации. 52% опрошенных заявили, что цифровой двойник должен содержать реальный набор данных по объекту. Это важно, потому что запроектированное и реальное здание всегда имеют отличия в реальной жизни. Почти половина, 45% опрошенных считают, что цифровой двойник должен включать в себя 3D-модель строения, 5% не считают её необходимой, остальные 50% заявили о том, что такую модель здания полезно иметь.

По результатам этого опроса исследователям стало понятно, что представители целевой группы вкладывают очень разный смысл в термин «цифровой двойник». Можно ли в этих условиях предложить некое универсальное определение термина?

Чтобы ответить на этот вопрос, стоит принять во внимание классификацию цифровых двойников по уровням зрелости, которую предложили авторы статьи «Leveraging Digital Twin Technology in Model-Based Systems Engineering». Они выделяют четыре подобных уровня:

• Уровень 1: Пред-цифровой. В этот момент физический объект ещё не создан, а его цифровая копия используется для оптимизации проектных решений, и эффективной организации строительных работ.
• Уровень 2: Цифровой двойник. Наряду с цифровым образом строения на этом этапе уже появляется и физический объект, в цифровую копию здания поступают данные о конкретных физических параметрах возводимого объекта.
• Уровень 3: Адаптивный цифровой двойник. К цифровому двойнику здания из предыдущего уровня подключается нейросеть, которая способна поддерживать планирование в режиме реального времени и принимать решения во время ряда операций, технического обслуживания и ремонта.
• Уровень 4: Интеллектуальный цифровой двойник. Эта сущность уже может распознавать шаблоны и объекты, встречающиеся в операционной среде, и на основе этого предпринимать определённые действия. Этот двойник способен к анализу поступающих данных, на основе которых он может генерировать прогнозы, и уведомлять о высоком риске наступления событий, в том числе и негативных. Например, он способен уведомить персонал о высокой нагрузке на скат крыши при обильных снегопадах.

Различный взгляд на цифрового двойника со стороны инженеров, который выявил в своём опросе исследовательский центр из Великобритании, может быть связан с тем, что их ответы касались цифровых двойников разного уровня зрелости. Большинство экспертов сейчас оперируют понятиями двойников первого и второго уровня, и значительно реже используют двойников третьей категории. Речь о цифровых двойниках 4-го уровня идёт крайне редко.

Если говорить о строительстве, то информационная модель здания – это совокупность электронных документов (включая и визуальные документы, а также его 3D-модели), которые размещаются в единой информационной системе с выполнением всех необходимых правил, и которые описывают все параметры строения.

Цифровой двойник – это цифровое представление физического объекта, который служит его цифровым аналогом для различных практических целей, таких как проверка соответствия реального здания его проекту, планирование последующих этапов возведения, обслуживание и мониторинг состояния на этапе его эксплуатации.