Slide background
Slide background
Slide background
Slide background
Slide background
Slide background

Цифровые двойники объектов капитального строительства

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 строительства

Сегодня 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.


Дата написания статьи 06 декабря 2022 г.


Посмотреть видеолекцию по теме «Цифровые двойники объектов капитального строительства"

Курсы Университета Минстроя по направлению "Технологии информационного моделирования"

Скачать НПА
Запись вебинара
Скачать презентацию