Digitala tvillingar i byggbranschen: en idealisk spegling av verkligheten?

Tack vare att programvaruingenjörer skapar digitala tvillingar i byggbranschen kan designers och entreprenörer bevaka förutsättningarna för olika teknologier innan de införlivas i ett byggprojekt
Dela på facebook
Dela på linkedin
Dela på twitter
Dela på email

Föreställ dig att man tillverkar en produkt – eller bygger en byggnad – och när den är klar har man samtidigt fått fram en exakt digital kopia av den aktuella tillgången som kan analyseras för att se till att den fungerar som avsett. Vore inte det bra?

Det här är inte något fantasifullt påhitt av någon tekniker i Silicon Valley – det är en beskrivning av konceptet digitala tvillingar. Det är redan verklighet inom områden som tillverkning, och utvecklas på en bredare front så snabbt som den nya teknologin tillåter.

Enligt Gemini-principerna, som har tagits fram av Centre for Digital Built Britain (CDBB), är en digital tvilling ”en realistisk avbild av tillgångar, processer eller system i den byggda eller naturliga miljön”.

Vad är en digital tvilling?

Enkelt uttryckt innebär en digital tvilling i praktiken att förutsättningarna för en produkt kan utvärderas på ett tidigt stadium, och att förståelsen och samarbetet mellan olika intressenter – som leverantörer, designers m.fl. – kan förbättras under tiden produkten levereras.

CDBB menar att det som skiljer en digital tvilling från någon annan typ av digital modell är dess koppling till sin fysiska tvilling. Baserat på data från den fysiska tillgången eller det fysiska systemet gör en digital tvilling att ”värde skapas främst genom att främja bättre beslutsfattande, vilket ger möjlighet till positiv återkoppling tillbaka till den fysiska tvillingen”.

Vissa menar att utvecklingen av digitala tvillingar inleddes av NASA när den amerikanska rymdorganisationen försökte skapa identiska scenarier som skulle hjälpa astronauter att klara av rymdresornas påfrestningar.

Sådana praktiska frågor är uppenbara när det handlar om människor som ska ge sig ut i den potentiellt livsfarliga miljön i rymden, men enligt teknikjätten IBM är data nyckeln till att lyckas med en digital tvilling.

Enligt IBM kan den virtuella modellen, genom att hämta information från data, användas för att ”köra simulationer, studera prestandaproblem och generera möjliga förbättringar. Målet är att få fram värdefulla insikter som sedan kan tillämpas på det ursprungliga fysiska objektet igen”.

Om man drar detta till sin logiska slutsats borde de digitala tvillingarna enligt många ha en enorm potential i byggbranschen. Enligt Ibrahim Atta-Apau, chef på konsultfirman Atkins, kan potentialen för omvandling av byggbranschen redan ses i tillverkningssektorn, ”som har omfamnat användningen av data och teknologi för att revolutionera tillverkningsprocessen”.

Revolutionerande

Digitala tvillingar, säger han, ”innebär helt klart en revolutionerande förändring medan vi fortsätter att kämpa med produktivitetsutmaningar och en bakgrund av ojämna resultat när det gäller projektleveranser, men vi har en bit kvar innan vi kan bli en lysande förebild för andra branscher”.

Han påpekar att det tog tid för människor att acceptera att BIM inte bara var ett slags programvara, utan en hel metodik och ett förhållningssätt till hela infrastrukturlivscykeln som kräver ett förändrat beteende. ”Detsamma gäller digitala tvillingar”, menar han, och den nivå av samarbete som är möjlig när en hel leveranskedja delar data och information sömlöst medför en enorm potential.

Enligt SNCLavelin (SNCL), utlovar digitala tvillingar ett mer effektivt projektgenomförande och effektivare design och drift av tillgångar genom att data och information integreras dynamiskt integrera under en tillgångs hela livscykel. Det ger såväl kort- som långsiktiga effektivitets- och produktivitetsvinster.

SNCL säger: ”Det är en dataresurs som kan förbättra utformningen av en ny tillgång eller förståelsen av befintliga tillgångars tillstånd. Man kan verifiera den byggda tillgången, köra ’vad-händer-om’-simuleringar och scenarier eller skapa en digital ögonblicksbild inför framtida arbete. Det har potential att avsevärt minska antalet fel och avvikelser som förekommer inom mer traditionella metoder för informationshantering.”

Programvaruingenjörer utvecklar digitala tvillingar genom att använda verktyg för virtuell modellering och skapa sätt att samla in och analysera relevanta data. Digitala tvillingar kan användas i en rad olika branscher, från energi till servicenäring och till och med detaljhandel, där databerikade modeller kan höja effektiviteten eller pröva teorier om vissa beteenden – mänskliga eller annat.

Optimering av moderna byggmetoder

Vissa tror att användningen av digitala tvillingar i byggbranschen kan påskynda användningen av moderna metoder som modulärt byggande och förtillverkning. Enligt entreprenören Lendlease kan digitala tvillingar skapa hållbarhet som ligger i linje med ett projekts designmål.

Digitala tvillingar kan enligt företaget avslöja ett projekts troliga koldioxidavtryck och energieffektivitet innan man har tagit det första spadtaget. ”Dessutom innebär teknologin att de olika delarna av en byggnad kan tillverkas i en fabrik utanför byggarbetsplatsen och sedan monteras på plats. På så sätt kan byggnader inte bara enkelt sättas ihop utan också monteras ner och återanvändas för att främja en cirkulär ekonomi.”

Lendlease säger att en digital tvilling som företaget hade designat var viktig när man skulle testa förutsättningarna för att bygga ett 29-våningsprojekt av hållbart trä i Melbourne, Australien.

Enligt entreprenören hade trä aldrig tidigare använts för en så hög byggnad, och ”genom att inkludera projektets processer och material i den digitala tvillingen kunde man identifiera olika alternativ och få en mer detaljerad förståelse av processerna och utvecklarnas kostnader”.

Även om designprocessen fortfarande befinner sig på ett tidigt stadium berättar Lendlease att höghusets digitala tvilling redan har bidragit med insikter kring hur man aktivt kan strama åt tidsåtgången och kostnaderna för projektet.

Hur ser framtiden ut?

Vart kan de digitala tvillingarna vara på väg härnäst? CDBB föreställer sig en tid då det kommer att finnas en “nationell digital tvilling”, där ett obegränsat antal digitala tvillingar kombineras till ett sorts ekosystem som spänner över en rad sektorer och sammankopplas via säkert delade data.

Ett sådant ekosystem skulle aldrig bli färdigt, förklarar CDBB, utan skulle istället byggas ut i takt med att infrastrukturen och andra sektorer växte.

I grund och botten skulle det vara en ständigt växande, löpande utvecklad digital spegling av verkligheten omkring oss.

Vad smarta byggare behöver veta om BIM och digitala tvillingar