Библиотека Университета Минстроя
Ключевые слова: Цифровые двойники, Основы
Автор статьи:
Талапов Владимир Васильевич
Президент Сибирской БИМ-Академии, член-корреспондент МААМ
Переход строительной отрасли на технологию информационного моделирования зданий и сооружений закономерно привел к появлению нового «цифрового» жаргона, в основе которого лежат понятия информационного моделирования и информационной модели. Сравнительно недавно в этой терминологии возник еще один персонаж – цифровой двойник. Давайте попробуем разобраться, что такое цифровой двойник объекта капитального строительства, когда и зачем он нужен и так ли это сложно для понимания.
Цифровой двойник объекта капитального строительстваСегодня в мировой строительной отрасли существует много определений и трактовом цифрового двойника, но основное понимание сводится к следующему.
Цифровой двойник объекта капитального строительства – это информационная модель объекта капитального строительства, получившая дальнейшее развитие через добавление моделей процессов, связанных с созданием, обеспечением функционирования и использованием этого объекта.
То есть цифровой двойник – это более высокий уровень информационного моделирования объекта капитального строительства.
Когда же возникает необходимость моделирования процессов, связанных с объектом капитального строительства? Практически на всех стадиях его жизненного цикла.
Стадия проектирования: моделирование технологических процессов, а также процессов обслуживания и прогнозирование эксплуатационных свойств для качественного выполнения проекта.
Стадия строительства: моделирование процессов строительного производства и логистики.
Стадия эксплуатации: вновь моделирование технологических процессов на более высоком уровне с учётом появляющихся изменений, а также моделирование управления эксплуатацией и использованием, в том числе на интерактивном уровне («умный» город, «умный» дом и т.п.).
Таким образом, мы видим, что цифровые двойники чаще всего появляются для решения задач эксплуатации объекта. И цифровых двойников может быть много, но не больше, чем количество решаемых задач.
Рисунок 1. Опрос на тему: «Какие компоненты, на ваш взгляд, должны входить в понятие цифровой двойник?» (Источник: HVM Catapult)
Цифровые двойники в строительство пришли примерно 5-6 лет назад, но в машиностроении они используются уже несколько десятков лет как специальные информационные модели изделий в рамках концепции PLM.
Соответствующая терминология в машиностроении достаточно хорошо отработана, хотя периодически и она получает изменения в соответствии с новым уровнем развития и понимания технологии информационного моделирования изделий. На сегодняшний день в нашей стране наиболее полно и точно понимание цифрового двойника в машиностроении представлено в ГОСТ Р 57700.37-2021 «Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения».
Процитируем некоторые определения из этого документа:
3.23. Цифровая модель изделия: Система математических и компьютерных моделей, а также электронных документов изделия, описывающая структуру, функциональность и поведение вновь разрабатываемого или эксплуатируемого изделия на различных стадиях жизненного цикла, для которой на основании результатов цифровых и (или) иных испытаний по ГОСТ 16504 выполнена оценка соответствия предъявляемым к изделию требованиям.
Примечания:
1. Цифровая модель создается с использованием ПО КМ и (или) инструментальных программных и иных средств.
2. Цифровая модель должна описывать структуру, функциональность и поведение разрабатываемого или эксплуатируемого изделия на тех стадиях жизненного цикла, которые установлены в соответствующих технических заданиях.
3. Наполнение и функциональность цифровой модели зависит от стадии жизненного цикла изделия.
4. Оценка соответствия цифровой модели изделия в общем случае включает в себя процедуры верификации и валидации математических моделей по ГОСТ Р 57188. компьютерных моделей и ПО КМ по ГОСТ Р 57700.1, ГОСТ Р 57700.2. ГОСТ Р 57700.24. ГОСТ Р 57700.25.
5. Под электронными документами понимаются электронные документы по ГОСТ 2.001. ГОСТ 3.1001, ГОСТ 3.1102, ГОСТ 19.101. ГОСТ 34.601. ГОСТ Р 58301.
3.24. Цифровой двойник изделия: Система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями.
Примечания:
1. Цифровой двойник разрабатывается и применяется на всех стадиях жизненного цикла изделия.
2. При создании и применении цифрового двойника изделия участникам процессов жизненного цикла (по ГОСТ Р 56135) рекомендуется применять программно-технологическую платформу цифровых двойников (см. 6.3).
Как видим, здесь много машиностроительной специфики, то есть к строительным объектам такие определения не применимы. А соответствующий ГОСТ для работы с объектами капитального строительства в нашей стране в ближайшие несколько лет вряд ли появится, поскольку конкретный опыт еще не наработан, так что целесообразно просто заниматься информационным моделированием для решения возникающих, всё более сложных задач, не задумываясь о том, как это называется.
Для желающих более подробно погрузиться в тему цифровых двойников, их истории появления и трансформации понимания, а также области применения, посоветуем недавно вышедшую книгу российских авторов Александра Прохорова и Михаила Лысачёва, под научной редакцией профессора Алексея Боровкова «Цифровые двойник: анализ, тренды, мировой опыт» (М., ООО «Альянс-Принт», 2020 – 401 с.).
Примеры цифровых двойников
Итак, цифровые двойники объектов капитального строительства – это информационные модели, но на более высоком уровне.
Рисунок 2. Модель энергоэффективного (энергонезависимого) индивидуального жилого дома, выполненная консорциумом «Экодом»
Современным воплощением идей энергоэффективности и экологичности энтузиастов российского консорциума «Экодом» стала модель энергонезависимого (без внешнего потребления) энергоэффективного индивидуального дома. Здесь кроме комплекса генерирующего и сберегающего энергетического оборудования также заложены энергосберегающие строительные технологии, и даже технологии использования приусадебного участка, также работающие на общий результат.
Такую модель вполне логично называть цифровым двойником, но типовым, поскольку реального первоначального объекта нет – это типовая модель для будущего строительства. Она приобретает очертания реального проекта, а затем и сооружения после появления заказчика на конкретный дом, по запросам которого эта модель уточняется и принимается к исполнению. Вот тогда можно говорить о цифровом двойнике уже реально существующего объекта.
Рисунок 3. Цифровой двойник позволяет очень точно и глубоко «визуализировать» использованные в проекте технические решения, что существенно облегчает процесс эксплуатации
Таким образом, цифровой двойник – это развивающаяся информационная модель, которая пополняется информацией и трансформируется по мере поступления новых запросов от заказчика. К тому же цифровых двойников у объекта может быть несколько, если так удобнее работать.
