• Digital Twins đang nổi lên như một công cụ thiết yếu trong xây dựng.
• Trên thực tế, Las Vegas đã công bố một digital twins có diện tích 7 km2 ở trung tâm thành phố vào tháng 1 năm 2022.
• Và Luật Cơ sở hạ tầng lưỡng đảng của Hoa Kỳ được thông qua vào năm 2021 đặc biệt kêu gọi đầu tư vào các công cụ xây dựng kỹ thuật số, bao gồm mô hình 3D và công nghệ Digital Twins.
• Vậy Digital Twins là gì và chúng được sử dụng như thế nào trong ngành xây dựng

Digital Twin là gì?

Digital Twins còn được gọi là bản sao kỹ thuật số, là một đại diện kỹ thuật số của một đối tượng trong thế giới thực. Bản sao kỹ thuật số có nhiều ứng dụng bên ngoài môi trường xây dựng và được sử dụng trong ngành công nghiệp tự động, chăm sóc sức khỏe, hệ thống kỹ thuật và hàng không vũ trụ. Ví dụ, công nghệ bản sao kỹ thuật số đã được sử dụng để cải thiện thành tích trong giải đua xe Công thức 1 và cải thiện việc chăm sóc trong quá trình phẫu thuật.

Trên thực tế, bản sao dữ liệu đầu tiên được sử dụng vào năm 1970 trong sứ mệnh Apollo 13 của NASA. Khi các bình oxy phát nổ sớm trong nhiệm vụ, gây nguy hiểm cho tính mạng của các phi hành gia và toàn bộ nhiệm vụ, chính một bản sao kỹ thuật số đã giúp kiểm soát nhiệm vụ chẩn đoán và giải quyết vấn đề bình bị rò rỉ cách xa từ 200.000 dặm.

Trong xây dựng, Digital twins là một bản sao kỹ thuật số chính xác của một dự án hoặc tài sản xây dựng: Một tòa nhà hoặc một nhóm tòa nhà, một cây cầu, đường cao tốc, một khu phố hoặc thậm chí là toàn bộ thành phố. Digital twins trong xây dựng cũng có thể được gọi là bản sao dữ liệu, mô hình ảo hoặc thậm chí là bản vẽ hoàn công thế hệ tiếp theo.

Digital twins cho xây dựng được tạo ra thế nào?

Digital twins được tạo bằng cách thu thập và kết hợp thông tin trong thế giới thực về tòa nhà hoặc kết cấu bằng cách sử dụng các công nghệ như máy quét laze 3D, máy bay không người lái, cảm biến, máy ảnh và các thiết bị liên quan đến IoT khác. Khi được IoT và AI hỗ trợ, bản sao kỹ thuật số có thể học hỏi từ nhiều nguồn và tự động cập nhật để phản ánh các điều chỉnh được thực hiện đối với đối tác trong thế giới thực của nó.

Vì bản sao kỹ thuật số cung cấp thông tin về các thuộc tính và trạng thái của đối tượng, nên thông tin có thể bao gồm hướng vật lý (chẳng hạn như hình dạng, vị trí, cử chỉ hoặc chuyển động), cũng như thông tin chi tiết về các trạng thái, tương tác và cập nhật khác — chẳng hạn như tải trọng do giao thông hoặc gió, hoặc đường ống bị rò rỉ.

Làm sao để truy cập digital twins?

Digital twins có thể được truy cập từ các phần mềm chuyên dụng như Trimble Connect,  Quadri , Agile Assets hoặc Tekla. Các hệ thống này cung cấp cho các bên liên quan của dự án một nguồn dữ liệu tập trung, duy nhất để lưu trữ và chia sẻ bản sao kỹ thuật số.

Digital Twins cho xây dựng được cập nhật như thế nào?

Digital twins được đồng bộ với thiết bị vật lý tương ứng của chúng thông qua phần mềm dựng hình 3D và BIM, quét và dữ liệu point cloud, dữ liệu khảo sát cũng như bất kỳ số lượng cảm biến và thiết bị IoT nào gửi thông tin trở lại bản sao trong thời gian thực.

Digital twins cung cấp một lợi thế phân tích quan trọng cho hoạt động BIM. Bằng cách tích lũy dữ liệu từ nhiều nguồn và tích hợp thông tin đó vào mô hình 3D, các nhóm xây dựng có thể đạt được số liệu sắc bén đến từng cấu kiện. Với sự trợ giúp digital twins, các mô hình BIM đang được nâng cấp để trở thành phiên bản tự động cập nhật “sống” của các tài sản vật chất mà chúng đại diện.

Digital twins căn chỉnh thế giới thực với thế giới ảo và giúp làm sáng tỏ tác động của môi trường đối với một tài sản vật chất nhất định.

Cách sử dụng digital twins trong xây dựng

Lợi ích chính của digital twins trong xây dựng là giúp cải thiện khả năng phân tích của mô hình thông tin xây dựng (BIM). Công nghệ digital twins bổ sung một mức độ tinh vi mới cho các mô hình BIM, để các bên liên quan có thể hình dung trạng thái thời gian thực, điều kiện làm việc và vị trí của tài sản hữu hình.

Nhờ vào digital twins, chủ sở hữu và người quản lý có thể tái tạo lại mọi số liệu từ kết cấu vật lý trong môi trường kỹ thuật số. Các nhóm dự án cũng có thể thử nghiệm bằng kỹ thuật số và phân tích kết quả mong đợi trước khi họ thực hiện các thay đổi có tác động đến tòa nhà, kết cấu hoặc địa điểm làm việc thực tế.

Các lợi ích khác của digital twins trong xây dựng bao gồm:

• Quản lý tài nguyên: Digital twins giúp tạo ra một đường dẫn thông tin giữa văn phòng và hiện trường. Với sự hỗ trợ của việc cung cấp dữ liệu tự động, các bên liên quan của dự án có thể dự đoán các vấn đề phân bổ và giúp cân bằng chi phí lao động với ngân sách. Điều này giúp công trường hoạt động hiệu quả hơn và kinh tế hơn.
• Kết nối: Digital twins cung cấp thông tin trong một nền tảng tập trung. Công nghệ này đưa BIM tiến xa hơn một chút bằng cách tự động cập nhật các mô hình 3D với dữ liệu xây dựng. Kích thước cấu kiện, chi tiết mô hình, điều kiện làm việc, v.v. có thể được thêm vào các mô hình hỗ trợ nội dung. Bằng cách này, không có chi tiết nào bị mất khi mô hình phát triển cùng với tòa nhà qua nhiều năm.

Lợi ích của Digital twins không kết thúc khi quá trình xây dựng ban đầu hoàn tất. Họ tiếp tục cung cấp các giải pháp thông minh cho việc sử dụng tài sản hàng ngày.

• Giá trị gia tăng có thể bàn giao: Digital twins có thể được bàn giao cho chủ dự án để giúp hỗ trợ các cải tiến kết cấu. Thông tin chi tiết của nó có thể giúp cung cấp thông tin cho quá trình ra quyết định trong tương lai và cung cấp thông tin chi tiết vô giá về các hoạt động hàng ngày. Digital twins cũng có thể là một tài sản giá trị gia tăng cho những khách hàng muốn tận dụng dữ liệu trong các dự án tối ưu hóa trong tương lai.
• Quản lý cơ sở hợp lý: Digital twins có thể giảm bớt phần lớn gánh nặng quản lý tài sản. Ví dụ: khi cần sửa chữa, một bản sao kỹ thuật số có thể xác định chính xác các khu vực có vấn đề và chia sẻ thông số kỹ thuật cần thiết với các kỹ thuật viên. Nó thậm chí có thể tình hình thanh toán hóa đơn cho công việc.
• Hiệu quả được cải thiện liên tục: Để thực sự tăng hiệu quả, bạn cần biết cơ sở vật chất đang được sử dụng như thế nào. KONE gần đây đã sử dụng digital twins để phân tích cách mọi người sử dụng thang máy. Các cảm biến được sử dụng để theo dõi cách mọi người di chuyển qua các tòa nhà. Mục tiêu: cắt giảm thời gian chờ thang máy, đặc biệt là vào những buổi sáng bận rộn.

Giải quyết những thách thức hàng đầu với việc sử dụng Digital twins trong các dự án xây dựng

Digital twins rất phức tạp. Chúng phụ thuộc vào giao tiếp, cộng tác, làm việc trực tiếp và cập nhật theo thời gian thực để thành công. Nó đáng để đầu tư thời gian nhằm tránh những thách thức tiềm năng.

Dưới đây là một số vấn đề và giải pháp digital twins phổ biến.

Vấn đề

• Thiếu sự kết nối: Phương pháp digital twins giúp nâng tầm BIM lên hơn là chỉ CAD hiển thị. Thật không may, các mô hình BIM thường được tạo mà không sử dụng dữ liệu hoàn công. Điều này dẫn đến một đại diện kỹ thuật số không phải là bản sao thực sự — một đại diện không thể kết nối với internet vạn vật (IoT).
• Thông tin lỗi thời: Thông thường, các nhà thầu không cập nhật các mô hình thiết kế với các thay đổi thứ tự. Nếu không có dữ liệu chính xác theo thời gian thực, digital twins không thể hoạt động như dự định.

Các giải pháp

• Giám sát tiến độ: Thu thập và chia sẻ dữ liệu trên toàn bộ quy trình xây dựng bằng cách sử dụng các công cụ như nội dung được quản lý, phần mềm quản lý dự án và môi trường dữ liệu chung. Luồng thông tin nhất quán giúp đảm bảo các chi tiết quan trọng không bị mất trong bản dịch khi mô hình tiến triển.
• Căn chỉnh dữ liệu: So sánh các mô hình thiết kế với các kết cấu hoàn công để khám phá sự khác biệt bằng cách sử dụng máy quét laze 3D và dữ liệu point cloud. Sử dụng thông tin này để thông báo các quyết định và điều chỉnh trong tương lai.

Tương lai của digital twins

Digital twins dự kiến sẽ tiếp tục thay đổi ngành xây dựng. Một nghiên cứu năm 2020 dự đoán thị trường cho Digital twins sẽ tăng lên 48,2 tỷ USD vào năm 2026.

Các công nghệ mới nổi đang giúp tạo ra các mô hình kỹ thuật số chính xác hơn. Brian Ringley, giám đốc công nghệ xây dựng từ Boston Dynamics và giám đốc sản phẩm của Spot the Dog cho biết tự động hóa xây dựng và người máy sẽ tiếp tục phát triển và được ngành áp dụng. Anh ấy coi bộ khởi đầu digital twins là một công cụ kiếm tiền khả thi cho các nhà thầu. Các hệ thống tài sản thông minh kỹ thuật số sẽ sử dụng nhiều rô-bốt quét di động hơn để thu thập dữ liệu theo thời gian thực — rất quan trọng đối với sự thành công của digital twins.

Digital twins cũng đang ngày càng phổ biến trong mô hình đô thị. Các thành phố và đô thị đang sử dụng digital twins để tạo ra các thành phố thông minh. Toàn bộ thành phố được số hóa cho các mục đích lập kế hoạch, bao gồm tăng trưởng dân số và mô hình biến đổi khí hậu.

Bất kể công nghệ được sử dụng như thế nào, một thực tế vẫn là: Digital twins nâng cao khả năng BIM bằng cách cho phép các quy trình thực sự có thể xây dựng được. Các mô hình có thể theo dõi, lưu trữ và hiển thị dữ liệu phức tạp một cách nhanh chóng giúp cung cấp thông tin hữu ích, có giá trị cho tất cả các giai đoạn xây dựng — và trong nhiều năm tới. Từ đấu thầu đến xây dựng, digital twins là tương lai của việc hoàn thành dự án.

Nguồn: Tekla.