数字双胞胎进入建筑主流

由Lucy Barnard.2021年8月10日

Covid大流行和计算的进步正在推动使用“数字双胞胎”进入施工主流。但专家表示,我们只开始看到该技术的影响。Lucy Barnard报告。

位于设得兰群岛(Shetland)海岸附近的克莱尔岭(Clair Ridge)石油平台,放眼望去,四周都是灰色的海水,这是一个相当偏远的地方,适合进行例行维护。

但是蓝色工作服和安全帽的技术员绕绳下降绝大的一侧结构苏格兰在北海海域连接到成千上万的最新的维修报告和工作指令使用数字双技术以及许多其他团队成员回到大陆。

使用iPad,远程平台上的工作人员可以访问整个离岸平台的数字复制品,以检查他们检查的每个组件的维护记录和工程数据。

在屏幕的触摸,他们可以在整个平台,监视一切,从流量到的温度与风速访问来自传感器的数据。和任何工作或不寻常的发现可以快速登录到数字双。

维修工程师在Clair Ridge Oil Platform - BP图像上爬上楼梯

“这对数字孪生技术的影响是巨大的,”Lee Tedstone说,他是软件开发公司的全球副总裁、数字项目执行主管Aveva.该公司与英国石油(BP)领导的一个团队一起参与了该项目。“我们可以使用增强现实技术,让人们可以看到数字双胞胎的一部分。这意味着在石油平台上进行维护的人员可以查看每个部件,查看其运行性能、计划维护等。”

与突然需要保持社会距离和在大流行,越来越多的大型石油,能源,建筑和工程公司使更多的员工在家工作面对已经加快了他们的计划,以创建数字双胞胎。

“我们在2020年3月/ 4月20日提供了很多客户,请求帮助他们通过我们的在线软件提供统一项目交付的员工,”Tedstone说。

“人们不得不进行远程工作,但公司的基础设施普遍不面向管理重远程工作,特别是他们的3D设计解决方案。我们在那段时间,这反过来又加速了很多的数字化计划向前看到我们的产品一个巨大的吸收。通过在云中,在软件较容易获得,因此可提高生产率。”

但这仅仅是个开始。随着技术的进步,企业能够利用物联网(Internet of Things)来不断衡量他们正在建造和运营的东西,数字双胞胎提供了一个跟踪实时数据并以有意义的方式使用它的好方法。

数字双胞胎市场有多大?

市场研究公司Markets and Markets的一项调查预测,到2026年,全球数字双胞胎市场将增长到482亿美元,是2020年规模的15倍以上。建筑公司预计将是最大的推动因素之一。

“数字孪生技术是建筑行业发展最快的概念之一,”计算机巨头甲骨文建筑工程公司(Oracle construction and Engineering)新产品高级总监弗兰克•韦斯(Frank Weiss)说甲骨文专门从事开发建筑公司的软件解决方案。“数字双胞胎能起到业主如何管理资产,建立了深厚的作用,以及消费者如何与这些结构进行互动。”

韦斯说,数字双胞胎可以使施工过程更快,更快,帮助团队更好地合作使用更先进的最新信息,特别是如果团队从不同物理位置的一个项目。

“今天的组织希望尽可能地巩固一个基于云的平台,并消除了重复信息的内部内部孤岛,”Weiss说。“一个数字双胞胎有助于确保团队成员将从项目的最新数据分析工作,包括用于现场建立的可重复流程的数据分析。它可以帮助充当制度的基石,并且可以在实现高效的沟通和施工业务流程方面发挥着突出作用。“

而且,他说,从数字双胞胎的信息然后可以在计算机模拟来预测项目将如何执行一段时间 - 提供可再由设计师和工程师来优化他们的设计工作,甚至开始前的信息。

ITER团队使用计算机模拟-图片ITER组织,http://www.iter.org/

他表示:“4D模拟(随时间推移)提供了背景和时间序列,以在数字孪生系统中创建模拟场景。”“它通过加速和自动化传统的设计、生产和操作流程,帮助建筑项目的设计和工程阶段。随着项目的发展,它将确定改进资产建设的机会。”

另一家软件公司建筑产品管理副总裁有丰富的Humphrey,宾利系统,同意。他指出,与在过去二十年中习惯于施工的建筑程度的建筑信息建模软件不同,数字双胞胎提供有关项目的实时信息,使它们在施工现场使其无价地基于条件改变设计的设计。场。

“数字双胞胎是实物资产,过程,或在其内置的环境系统的逼真的数字化和动态表现,”他说。关键字”是动态的,这也是区别于其它任何静态模型的数字双。它的生活。它正在改变伴随着有形资产“。

Humphrey说他的团队在施工甚至开始之前在数字双胞胎上开始工作,捕获现场现场的现有条件,例如调查结果和从设计阶段封装设计模型和工程数据。然后,现场传感器可以实时监测施工条件。

他说:“数字双胞胎可以极大地造福建筑行业,帮助用户做出数据驱动的决策,并实现更可预测的结果。”“它们允许用户快速执行施工序列和模拟,这样他们就可以在施工开始前检测和解决错误,这减少了项目团队的时间,因此,业主的成本。”

早期购买的材料和堵塞从它的数据转换成数字双,软件公司说,承包商可以开始工程部件如管道比早期3-4个月,否则有可能,减少超支,使建设项目更接近预算。

如何在施工中使用的数字是双胞胎吗?

而且,一旦建立了一个数字双胞胎,在你可以执行的模拟方面,天空几乎是有限的。工程师可以评估一个结构在面对反常的强风或地震时可能的表现。

他们可以进行测试,看看结构如何在二十五年中进行。如果他们改变了结构的关键部分或使用更便宜的材料设计它,他们可以看出会发生什么。

建筑设计和工程数字双胞胎

弗洛朗Thebault,在仿真软件专家Ansys的区域销售总监南欧,作品有公司希望了解如何设计,更有效地设计他们的产品。

他说,计算机模拟的数字双胞胎可以给客户提供关于每个组件可以有效工作多长时间的信息。太晚更换管道可能导致昂贵和危险的韭菜——但太早更换管道是浪费金钱、时间和全球资源。

“你可以优化公司的效率和盈利能力,”他说。“所以,模拟可以确保电缆不会过小,它可能会破坏你也可以确保它不是太大。所以,我也许可以使用更小或更便宜的电缆和节省资金,我可以更快地生产。你可以用几个参数发挥优化您的设计。”

同时,作为在法国南部帮助建造大型国际热核实验反应堆(ITER)实验团队的一员,该实验希望产生核聚变,Thebault在模拟技术可能带来的影响方面处于前沿。

宾利系统设计集成模拟-相片宾利系统

“模拟的主要价值在于能够物理地代表计算机上的所有现象,”TheBault添加。“它打开了在非常困难的环境中测试的所有门,如空间或深海。所有这些东西现在都可以在电脑上进行。“

艾特,在那里,科学家团队正在建造世界上最大的核聚变反应堆,方法是将等离子体加热到极端温度,并将其限制在一个超强的电磁笼或托卡马克中。

实际使用数字双胞胎

他说:“对于ITER托科马克反应堆来说,这就是模拟有意义的地方。”“我们没有任何真正的ITER托科马克原型,但我们可以获取材料的数据,并在那种环境下进行虚拟测试。这意味着,有时你会在研究模式中发现更多可能的结果,在我们从未遇到过的情况下,你可以期待什么。”

因此,贝加说,ANSYS已经能够帮助设计和工程师的设计和工程师的关键部件,包括真空室,冷却系统和微波天线,该微波天线热量高达150米,使其变成等离子体。

Aveva的Tedstone也认为,数字双胞胎的全部潜力才刚刚开始显现。他认为,一旦企业习惯了这一概念,就可能彻底改变企业看待自身环境影响的方式。

他的目标是包括数据的碳的数量所产生的每个组件在其数字双项目以同样的方式,成本是目前治疗,使工程师能够模型结构对环境的影响随着时间的推移,采购和构造最可持续的方式。

数字双胞胎将如何在建筑领域发展?

“当我们的客户正在购买材料时,我们可以从政府在线目录中包含提供给他们相关的碳成分的信息,”他说。然后,我们可以为客户提供购买材料从一个或地点购买材料的选择,但是一个更好的可持续性倡议。你开始制作这些类型的决定。“

但是,尽管乐观,许多在建筑行业仍然被说服。怀疑论者指出,事实上,许多大公司的部门都在努力实现数字双胞胎,因为他们有遗留系统与本技术不兼容,或目前没有的技能和培训聘用人员能够使用该技术的规模。

“使用数字双的仍是建筑行业的早期阶段,”承认宾利的堪。“建筑信息模型[BIMS]甚至都不是普遍的。”

“但是对于那些拥有BIM的人来说,差距并不是那么大,把它们带到数字双胞胎,我们不怀疑它需要很长时间,”他补充道。“然而,对于那些甚至没有将模型技术作为其合同的建筑用户,可能需要更长时间的时间来过渡到一个完全数字世界。”

什么是数字双胞胎?

“数字双胞胎”指的是一个具有实时连接的物理事物的复杂数字表示。它是其他工具捕获的数据的集合,通常包括3D模型。

数字双胞胎在建筑行业跨度一个项目的生命周期,从一开始(规划和建设),到中间(操作和改善),到最后(退役,并以可持续和成本效益的方式拆解资产)。对于建筑行业,数字双胞胎能起到业主如何管理资产,建立了深厚的作用,以及消费者如何与这些结构进行交互。

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