Ryggraden i en smart byggnad

Därför behöver smarta byggnader en digital tvilling för att förverkliga hela sin driftpotential.

Smarta byggnader har många fördelar. Men vilka är teknikerna bakom dem? Och med tanke på dagens snabba utvecklingstakt: hur kan man se till att en byggnad inte blir tekniskt föråldrad, utan istället kan fortsätta att anpassa sig till nya krav i framtiden? Den avgörande faktorn är hur man planerar och hanterar en byggnads data med hänsyn tagen till framtida behov. Konceptet Building Twin är nyckeln till att uppfylla dessa behov.

Digitaliseringen gör det möjligt för smarta byggnader att förstå sin omgivning och interagera med sina användare. Nyckeln här är data. Massor av data. ”Förr i tiden handlade det om att koppla ihop några dussin datapunkter i en byggnad. Idag brukar vi prata om tiotusentals, ibland till och med hundratusentals datapunkter”, säger Andrea Hofmann, produktchef för Building Twin, hos Siemens. Trenden: uppåt.

 

Allt som händer i en byggnad övervakas och registreras med allt större precision: byggnadstekniska system, elinstallationer och tusentals sensorer levererar kontinuerligt information om sådant som aktuell status för systemen och allmänna förhållanden i byggnaden. Dessa data kan sedan användas för att spara energi, optimera komforten för dem som vistas i byggnaden eller ge största möjliga säkerhet. Men det går att göra ännu mer. ”Vi tror att om några år kommer byggnader att själva kunna anpassa sig till mänskliga behov”, säger Andrea. 

Building Twin överbryggar klyftan mellan byggnadens arkitektur, placeringen av olika enheter och sensorer i hela byggnaden och de data de producerar.
 Andrea Hofmann, produktchef för Building Twin, hos Siemens

Bygger en bro till den fysiska världen

Tills helt nyligen var ett av de problem som stod i vägen för att vidareutveckla byggnadsintelligens ganska basalt: En byggnad är betydligt mer än bara en samling tekniska system, enheter och sensorer som samlar in och levererar data. En byggnad har fysiska väggar, en fasad och specifika rumsliga strukturer. Rummen är oftast individuellt utrustade och möblerade. Kort sagt: En byggnad är i första hand en fysisk kropp och inte en digital sekvens av ettor och nollor. Så frågan är: Hur kan denna typ av fysisk information översättas till ett språk som talas av sensorer och ställdon? Till ett språk som också förstås av en maskin?

 

Allt fler byggnader har planerats digitalt under det senaste årtiondet. Med hjälp av BIM (Building Information Modeling) kan digitala byggnadsmodeller skapas och fungera som bas för den digitala tvillingen av en fysisk struktur. Med en sådan tvilling kan alla aspekter av en konstruktion planeras och optimeras innan den första stenen läggs. En sådan digital modell innehåller i idealfallet alla statiska strukturdata, till exempel rumsdimensioner och de exakta placeringarna för dörrar, fönster, kablar, rör och alla apparater och sensorer.

Digital tvilling för driften av en byggnad

Löser det här problemet med en byggnads maskinläsbarhet? Ja och nej. BIM kan faktiskt ge ett betydande mervärde vid planering och konstruktion av en byggnad. Men de här digitala modellerna är i allmänhet specialiserade för att uppfylla specifika planerings- och konstruktionskrav. ”Om du vill ha en digital tvilling som också är lämpad att optimera den kommande verksamheten i en byggnad behöver du andra och mer detaljerade data i maskinläsbar form”, säger Andrea Hofmann. I framtiden bör byggare och investerare se till att en digital tvilling ingår i planeringsfasen om den ska spela en roll för den kommande verksamheten i byggnaden. 

Det finns många goda skäl att göra så här. ”Under en byggnads hela livscykel uppstår cirka 80 procent av kostnaderna under driftsfasen”, säger Andrea. ”Den här fasen erbjuder självklart de största möjligheterna till besparingar.”

 

För att utnyttja denna potential har Siemens systematiskt utvecklat idén om en digital byggnadsmodell med Building Twin och optimerat den för en byggnads driftsfas. Målet var att skapa en digital återgivning av en byggnad som kombinerar dynamiska data, som exempelvis genereras av de tekniska systemen, med byggnadens statiska strukturdata. ”Building Twin överbryggar klyftan mellan byggnadens arkitektur, placeringen av olika apparater och sensorer i hela byggnaden och de data de producerar”, säger Andrea. 

Att veta var

Den här kombinationen av statiska och dynamiska data skapar en mängd nya tillämpningsmöjligheter. Med dessa data kan anläggningschefer nu inte ”bara” identifiera fel, utan exakt lokalisera dessa fel i byggnaden och analysera dem direkt på skärmen. Det snabbar upp felsökningen avsevärt och möjliggör detaljerat och optimerat prediktivt underhåll.   

 

Eftersom den smarta byggnaden inte bara vet hur många människor som befinner sig i den, utan också exakt var de finns är det möjligt att fokusera funktioner på användaren: belysning, uppvärmning och luftkonditionering kan justeras exakt utifrån faktiska behov och även utifrån användarnas personliga önskemål.  

Med vilken metod data är sammankopplade och hur beror alltid på respektive tillämpning och vilka fördelar den förväntas ha.
 Andrea Hofmann, produktchef för Building Twin, hos Siemens

Om man analyserar data från en byggnads användning under en viss tidsperiod kan man ta reda på om det finns områden i byggnaden som sällan används. Denna specifika information kan sedan användas i syfte att exempelvis planera städningen i byggnaden. Eller så kan det leda till att mindre populära utrymmen får en ny design eller används på ett annat sätt.   

 

Det här är förstås bara några exempel. Det viktiga med Building Twin är att data kan användas på det sätt som byggnadens användare önskar eller kräver. ”Med vilken metod data är sammankopplade och hur beror alltid på respektive tillämpning och vilka fördelar den förväntas ha”, säger Andrea. Denna strategi är öppen och framtidssäkrad: Nya tillämpningar kan utvecklas när som helst och utan alltför stora insatser.

Alla data på ett ställe

Building Twin-konceptet kan förstås nå sin fulla potential först när byggnadens samtliga data lagras och är tillgängliga på ett enda ställe. Building Twin fungerar därmed som en central databas där all information lagras som tidigare förvarats och underhållits i olika, applikationsspecifika databaser. Building Twin fungerar då som den ”enda källan till sanning” för hela byggnaden – en pålitlig och lättillgänglig källa för all byggnadsinformation: den verkliga ryggraden i framtidens smarta byggnader.

Även om en stor mängd information från planeringsfasen kan användas för Building Twin i nya byggnader som planeras med BIM är det lite mer komplicerat att implementera en tvilling i befintliga byggnader. Det finns två metoder tillgängliga, beroende på byggnadens utgångsläge:

  • Maskinkonverteringar av gamla 2D-strukturplaner till en 3D-modell. Hur mycket manuellt arbete som krävs här beror på de ursprungliga planernas kvalitet.
  • Skanningar av byggnaden: Maskinläsbara 2D- eller 3D-modeller av befintliga byggnader kan göras med så kallade point-cloud-skannrar.  

2020-04-06

Bildrättigheter: Siemens AB

Håll dig uppdaterad!

Registrera dig för vårt nyhetsbrev med läsvärda godsaker inom digitalisering, infrastruktur, industriautomation och elektrifiering.