facebook LinkedIN LinkedIN - follow
IT SYSTEMS 10/2022 , Stavebnictví - BIM, CAFM

Budujeme cestu ven z krize

2. část: Digitální dvojče ve stavebním průmyslu, příklady z praxe

Paul King


Jedna z nejjednodušších definic di­gitálního dvojčete říká, že jde o „di­gitální reprezentaci fyzických aktiv, procesů nebo systému“. Digitální dvojče je však živý a vyvíjející se soubor dat, který musí být neustále synchronizo­ván a měl by využívat pracovní postupy založené na datech za účelem optimalizace výkon­nos­ti. Infrastrukturní digitální dvojčata mohou existovat díky pokroku v oblastech, jako je modelování reality, umělá inteli­gen­ce, smíšená realita nebo strojové učení. Tyto technologie jsou každý den o něco dostupnější a mnohem levnější.


Digitální dvojče infrastrukturních aktiv může mít v různých fázích životního cyklu různé verze digitálního dvojčete, což uživatelům umožňuje činit informovaná rozhodnutí a dosahovat tak lepších výsledků. Digitální dvojče stavby vychází z různých vstupů, jako jsou data návrhu (2D, 3D, BIM, GIS apod.), předběžné informace (historické záznamy, zdravotní a bezpečnostní rizika, projektové informace apod.) nebo informace z terénu (např. data IoT, informace o průběhu, data z dronů nebo data z revizí). Tyto vstupy podporují stavební pracovní postupy, jako je 4D projektování, odhady založené na modelech či automatizace strojů. Výsledkem je skokový nárůst produktivity.

Práce s digitálními dvojčaty ve stavebním průmyslu probíhá ve třech krocích.

První krok spočívá ve shromáždění návrhů a modelů reality a v jejich rychlou a efektivní transformaci do podoby využitelné pro výstavbu. Data z různých zdrojů jsou uchovávána v cloudu a využitelná pomocí aplikací a webových prohlížečů při úkolech, jako je 4D plánování a simulace nebo odhady založené na modelech. 4D představuje jeden z nejsnazších a nejefektivnějších způsobů implementace osvědčených digitálních postupů, protože umožňuje inteligentní využití stávajících dat o návrhu a harmonogramu. Zastánci shodně uvádějí 10–15 % urychlení výstavby oproti firemním a oborovým srovnávacím analýzám, přestože pro řadu zhotovitelů je včasné dokončení projektu známkou jeho úspěchu. Dobře realizovatelné projekty a identifikace a možnost opravy chyb v modelu místo na staveništi znamená, že tento první krok je pro stavební týmy základem konečného úspěchu.

V druhém kroku je model stavby propojen s aktualizacemi z terénu v reálném čase a výsledkem je živý model, který pomáhá týmům lépe koordinovat logistiku na staveništi, pracovní prostor, zdroje a zásobování.

Příkladem je využití technologie EarthCam 4D, což je první řešení, které plně synchronizuje časově sekvenční snímky ze staveniště s 4D modely pro plánování a poskytuje okamžitý přehled o instalaci každé komponenty v reálném čase v souladu s 4D modelem. S využitím možností technologie Bentley iTwins tak usnadňuje projektové řízení a vykazování průběhu prací.

Třetí krok spočívá ve využití živého modelu s pomocí analytických nástrojů, strojového učení a rozšířené reality. Jako příklad lze uvést pracovní postup, kdy pracovníci na staveništi zasílají v reálném čase prostřednictvím mobilních aplikací informace o průběhu prací. Podle dat o průběhu prací je pak aktualizován hlavní 4D model, takže projektanti, plánovači a vedoucí projektů mohou včas a informovaně rozhodovat o optimalizaci postupu výstavby. Inteligentní software pro 4D projektování umožňuje rychle aktivovat různé scénáře a napravit tak zpoždění způsobené nečekaným zdržením nebo upravit zásobování pro optimalizaci cashflow. Díky tomu lze včas rozpoznat případné problémy a udržet projekt pod kontrolou; důvodem je rychlejší rozhodování vycházející z lepších dat. Bez dat jste totiž jen dalším člověkem, který má svůj názor.

Digitální dvojče ve stavebním průmyslu může vašim projektům pomoci tím, že poskytne přehled o datech v reálném čase, takže všichni budou mít ve stejný čas stejný přehled. Umožňuje 4D projektování a 5D odhady pro optimalizaci zdrojů a snížení rizik a zajišťuje provozní efektivitu a business intelligence, aby se týmy mohly lépe a rychleji rozhodovat.

Naše odpověď na technologické výzvy

SYNCHRO od společnosti Bentley je digitální stavební platforma, která umožňuje realizovat širokou paletu pracovních postupů od jednoduchého 2D prostředí přes 3D, BIM a 4D/5D až po digitální dvojčata na podnikové úrovni. Portfolio integrovaného softwaru a služeb využívající technologii iTwin umožňuje organizacím digitalizovat proces výstavby, spravovat efektivně zdroje a získat přehled a poznatky o průběhu projektu v reálném čase.

Platforma SYNCHRO řeší celou řadu činností od plánování před zahájením samotné výstavby až po realizaci a odevzdání projektu. Je-li stavební firma schopna lépe plánovat a spravovat pracovní sílu, materiál a vybavení, může získat více zakázek, zlepšit se v jejich realizaci a ve výsledku tím zvýšit ziskovost.

S platformou SYNCHRO lze pracovat v terénu, v kanceláři, v cloudu i v daném kontextu, takže všichni mají přístup k potřebným informa­cím, kdykoli a kdekoli je vyžadují. Digitální pracovní postupy založené na úkolech a modelech a různé možnosti zobrazení ve formě modelu, mapy nebo seznamů zajišťují dostupnost důvěryhodných dat prostřednictvím aplikace nebo webového prohlížeče.

Platforma SYNCHRO byla sice navržena tak, aby podporovala digitální dvojče ve stavebnictví v plném rozsahu, nicméně organizace může začít ve zjednodušené formě – například zaváděním 4D procesů nebo digitalizací pracovních postupů mezi kanceláří a terénem. 4D výstav­ba představuje snadnou možnost, jak začít, protože kombinuje stávající data, jako jsou 3D modely, 2D informace o návrhu, údaje o harmonogramu a údaje o zdrojích, a pomáhá tak týmům vypracovat optimální předběžný plán. 4D proces na platformě SYNCHRO můžete zahájit pouze s 2D daty, což je důležitá možnost, protože společnost Dodge Data & Analytics zjistila, že pouhá třetina stavebních firem využívá technologie založené na modelech. Týmy tak mohou vizualizovat a simulovat svoje stavební plány a dělat chyby ve virtuálním prostředí dříve, než se vydají na staveniště, a takto optimalizované plány potom využít ke sledování a řízení stavebních činností téměř v reálném čase. Mezi další pracovní postupy, které lze transformovat technologií digitálního dvojčete, patří odhady a řízení nákladů založené na 5D modelech, sběr dat v terénu, sledování průběhu prací, monitoring staveniště či revize kvality a bezpečnosti.

Platforma SYNCHRO je speciálně uzpůsobena pro rozsáhlé projekty pozemních staveb a infrastrukturní projekty a umožňuje řešit problé­my, s nimiž se výrobci softwaru dosud uspokojivě nevypořádali. Jde o jediné řešení pro stavebnictví, které v plném rozsahu realizuje pra­cov­ní postupy tím, že umožňuje rozdělit modely na pracovní oblasti a snadno a efektivně je přeměnit na stavební prvky. Umožňuje spravovat dokumenty a data ve správném geolokalizovaném kontextu podle informací typu kdo, co a kde, což má zásadní význam pro logistické řízení infrastrukturních projektů. Tyto unikátní schopnosti se ale neomezují jen na stavebnictví – pomáhají také našim uživatelům, kteří realizují projekty v oblasti budov a průmyslu.

SYNCHRO je přední softwarové řešení pro 4D/5D modelování s kompletním řešením pro plánování podle metodiky kritické cesty (CPM), pokročilými funkcemi pro rozdělení modelů a přidělování stavebních dat, spolupráci na základě 4D modelu s použitím webových prohlížečů a mobilních aplikací a odečítání hodnot z 5D modelů. Týmy v terénu mohou pomocí mobilních aplikací přistupovat k důvěryhodným datům včetně dokumentů, plánů PDF, úkolů a modelů a mohou snadno vytvářet kontroly kvality a bezpečnosti, problémy, připomínky, žádosti o informace, denní záznamy a další.

Digitální technologie pro stavebnictví v praxi

Dnes je již zřejmé, že digitální technologie a využití digitálních dvojčat jsou budoucností pro dosažení lepších výsledků v celém životním cyklu výstavby, jak dokazují tyto úžasné projekty.

Společný podnik společností Costain, VINCI a Bachy realizuje největší projekt v oblasti vodohospodářské infrastruktury ve Velké Británii

Společný podnik CVB vytvořil propojené datové prostředí a implementoval 4D modelování výstavby tunelu Thames Tideway East Tunnel v hodnotě 850 milionů liber. Platforma SYNCHRO 4D umožnila vytvořit více než 30 digitálních stavebních 4D modelů na pěti staveništích a usnadnila tak projektové činnosti a zlepšila možnosti sledování a řízení průběhu prací. Týmu se díky 4D plánování podařilo optimalizovat stavební práce v terénu a zkrátit tak celkový harmonogram výstavby o více než 90 dní během dvou let výstavby, což znamenalo úspory ve výši 1 milionu liber. Díky kolaborativnímu plánování ve 4D a digitálním pracovním postupům CVB optimalizovala realizovatelnost stavby a vyhnula se nočním směnám při zkrácení harmonogramu výstavby o 50 %. Podnik nyní pilotně využívá platformu SYNCHRO 4D i pro zbytek tohoto projektu „superkanalizace“ a předpokládá snížení objemu ručních prací na všech staveništích na polovinu.

Western Program Alliance (WPA), projekt likvidace železničních přejezdů

Společnost WPA byla pověřena likvidací 75 železničních přejezdů v australském Melbourne. Cílem bylo zvýšit bezpečnost, omezit dopravní zácpy a zlepšit kapacitu železniční sítě ve městě. Šlo o komplexní projekt, jehož součástí byly nové stanice, zdvojení kolejí a vlaková depa. Při integraci nové a stávající infrastruktury a koordinaci projekčních a stavebních týmů musela společnost WPA minimalizovat narušení dopravy pro cestující veřejnost. Aby se projekt neodchýlil od plánu, potřebovala společnost WPA posunout hranice technologie a digitálního inženýrství, pečlivě zdokonalit metodiky pro návrh a výstavbu a vytvořit efektivnější pracovní postupy. Tým s pomocí ContextCapture, ProjectWise a SYNCHRO 4D implementoval 4D modelování, aby zlepšil koordinaci projekčních a stavebních prací. Integrované technologické řešení umožnilo společnosti WPA digitálně plánovat a „nacvičovat“ výstavbu a identifikovat a řešit konflikty ještě před zahájením terénních prací. Výsledkem byla lepší předvídatelnost a nižší míra rizik. 4D plánování výrazně pomohlo společnosti WPA při zlepšování stávajících procesů a rozvoji nových digitálních iniciativ, které budou v dalších projektech využívány jako standardní procesy.

Společnost Lane Construction staví retenční nádrž pro obnovu národního parku Everglades

Firma s pomocí nástrojů SYNCHRO Field a SYNCHRO Control rozdělila projektové modely pro účely výpočtů objemu, odhadu a plánování projektových činností a jejich rozsahu. Ve společném podniku se společností Webuild realizovala také výstavbu projektu C-43 West Basin Storage Reservoir v hodnotě 524 mil. USD. Díky přímému propojení projektových souborů prostřednictvím systémů SYNCHRO Control a ProjectWise měla k dispozici živý 3D model pro řízení a vývoj projektu. Pomocí aplikací SYNCHRO mohla svým klientům nabídnout mechanizmus pro přesnější kalkulaci nákladů a lepší plánování a řízení rizik projektu. Projekt C-43 bude díky jímání a kontrolovanému vypouštění vody představovat zdravý biologický systém. Platforma SYNCHRO umožnila spolupráci a řízení a rozvoj projektu na nejvyšší úrovni.

Ministerstvo dopravy státu New York (NYSDOT) realizuje rekonstrukci mostu East 138th Street Bridge s pomocí digitálního dvojčete

New York State Department of Transportation (NYSDOT) využilo aplikace Bentley k vygenerování digitálního dvojčete, které bylo použito jako základní smluvní dokument u projektu v hodnotě 48 mil. USD, jehož cílem je náhrada mostu East 138th Street Bridge, kritického přístupového bodu do dopravní sítě New Yorku. Lokace a klíčový význam tohoto infrastrukturního prvku pro městskou dopravu znamenal, že křižovatka musela být během rekonstrukce mostu stále plně funkční, což kladlo značné nároky na plánování výstavby. Projektový tým pomocí platformy SYNCHRO vygeneroval z 3D modelu 4D simulaci, aby měly zainteresované strany okamžitý vizuální přehled o fázích projektu; co znamenalo značný rozdíl oproti tradičnímu způsobu založenému na ručním listování více než 200 stránkami projektové dokumentace. NYSDOT vygenerovalo virtuální animovanou vizualizaci procesu výstavby pro čtvrť Bronx, aby získalo zpětnou vazbu o uzavírkách jízdních pruhů a mohlo vhodně plánovat. 4D video reagovalo na obavy a dotazy veřejnosti způsobem, který by s použitím tradičních metod nebyl možný. Projekt nastavuje nové standardy díky využití digitálního dvojčete coby základního smluvního dokumentu.

Grafika: Bentley Systems, NYSDOT

Paul King Paul King
Autor článku je Solution Director pro stavební průmysl ve společnosti Bentley Systems. Můžete jej kontaktovat na adrese paul.king@bentley.com.
Chcete získat časopis IT Systems s tímto a mnoha dalšími články z oblasti informačních systémů a řízení podnikové informatiky? Objednejte si předplatné nebo konkrétní vydání časopisu IT Systems z našeho archivu.

Inzerce

Mějte reálná očekávání a nepřeceňujte síly!

IT Systems 1-2/2024V prvním letošním vydání IT Systems narazíte hned několikrát na téma umělé inteligence. Nezajímá nás ovšem, jak hezké obrázky už dokáže AI vygenerovat. Zabýváme se raději uplatněním AI v oblasti e-commerce a logistiky. Podíváme se také, jak AI mění zákaznické linky a jak dokáže zvýšit produktivitu zaměstnanců a zrychlit interní procesy.