Digitaaliset kaksoset

MITÄ ON DIGITAALISEN KAKSOSEN MÄÄRITELMÄ RAKENNUS- JA KIINTEISTÖALALLA? 

Digitaalinen kaksonen on digitaalinen kopio fyysisen maailman kohteesta: rakennuksesta, esineestä, paikasta, järjestelmästä tai ihmisestä. Kun kyseessä on rakennus, kohteesta luodaan virtuaalinen 3D-versio tietomallintamalla (BIM).

Lue lisää tietomallinnuksesta aihesivulta BIM eilen, tänään, huomenna.

Mutta! Yleisestä käsityksestä poiketen tämä ei kuitenkaan ihan riitä, jotta jotain voidaan kutsua digitaaliseksi kaksoseksi. 

GEOMETRISEN JA DIGITAALISEN KAKSOSEN EROT

On hyvä tiedostaa digitaalinen kaksosen ja geometrisen kaksosen erot. Digitaalisella kaksosella on kaksi päätoimintoa: 

• Digitaaliset kaksoset ovat linkitettävissä fyysiseen vastineeseen. 
• Digitaalisen kaksosen ja fyysisen vastineen välillä kulkee järjestelmien tai kohteen tuottamaa reaaliaikaista dataa.

Digitaalisten kaksosten voima piilee siinä, että tiedot vaihtuvat kiinteistön ja 3D-mallin välillä. Ilman tätä ominaisuutta ei ole digitaalista kaksosta.

Fyysisten asioiden digitointi ei ole uutta. Mutta se, että digitaalinen kaksonen käyttää fyysisen maailman dataa analysointiin ja koneoppimiseen, on vielä uutta. Kaksonen oppii jatkuvasti oikeista kohteista – toisin sanoen omaisuudesta – parhaimmillaan reaaliajassa. Tätä määritelmää tukevat niin UK BIM Alliance kuin buildingSMARTkin. 

Geometrinen kaksonen näyttää samalta kuin rakennus, mutta digitaalisen kaksosen luonti vaatii enemmän. Mullistavaa on, kun fyysisten antureiden avulla saadaan dataa rakennuksen lämmityksestä, jäähdytyksestä, valaistuksesta, vedenkäytöstä ja ilmanvaihdosta. Digitaalisessa kaksosessa dataa päästään analysoimaan, mikä puolestaan tukee päätöksentekoa – esimerkiksi energiaratkaisujen suhteen. 

Digitaaliset kaksoset parantavat kiinteistösalkkusi hallintaa

Tiedät ja opit paljon enemmän rakennuksestasi, kun tiedot kerätään yhteen paikkaan. Opit, kuinka rakennusta käytetään, ja mihin kuluu eniten energiaa. Saat yleiskatsauksen kiinteistöistäsi, ja saat tietoa siitä missä kohtaa rakennustasi on päivitys- tai optimointitarvetta. 

Toiminta sujuvoituu, koska vuorovaikutus paranee

Nykyään on loputtomasti eri ohjelmistoja eri asioita varten. Suurilla toimijoilla voi olla käytössä kymmeniä järjestelmiä, jotka eivät kommunikoi keskenään. Digitaalisten kaksosten suurin hyöty on niiden kytkeminen yhteen. Päätät, kenellä on pääsy mihinkin, ja saat liitettyä mukaan tutut järjestelmät.

Käytännön esimerkki

Kiinteistön vuokralaisena olevan yrityksen työntekijä Risto huomaa, että ikkuna on rikottu. Hänelle on annettu valtuudet ilmoittaa poikkeamista. Huoltofirman Kristiina saa ilmoituksen ja tarkistaa oitis digitaalisesta kaksosesta, millainen ikkuna on kyseessä. Toisaalta Kristiina voi saada ilmoituksen lämpötilan muutoksesta automaattisesti ja varmistaa Ristolta, että kaikki on hyvin. Saatavilla on kaikki tarvittavat asiakirjat ja tiedot uuden ikkunan tilaamista varten. Uuden ikkunan tiedot päivitetään digitaaliseen kaksoseen.  

Kiinteistönomistajana pystyt hallitsemaa kiinteistöäsi. Kun tulee aika pohtia uusiokäyttöä, voit löytää pätevää dokumentaatiota materiaalien kierrätyskelpoisuudesta. Digitaalinen kaksonen tarjoaa vuorovaikutustapoja. Opit, miten rakennusta käytetään, kun saat tietoa huoneiden ja kerrosten käyttömäärästä, huoneessa viettävästä ajasta sekä liikkumisesta rakennuksessa, ja saat täydellisen yleiskuvan kaikesta tiedosta. 

Digitaalisen kaksosen avulla voit myös säätää millaista tietoa haluat saada. Järjestelmä ilmoittaa sinulle, kun kriteerit täyttyvät. Sinun ei tarvitse lähettää rakennustietoja tuhansina PDF-tiedostoina, joiden tarkistamiseen ei ole aikaa. Sen sijaan sinulla on kaikenkattava tietopaketti eli sähköinen talokirja aina saatavilla.

Näiden selkeiden etujen lisäksi digitaaliset kaksoset tarjoavat lisäarvoa tehokkaalla ja älykkäällä toiminnalla sekä ennakoivat huoltoa varoittamalla sinua, jo ennen kuin jokin rikkoutuu. Tämä lisää merkittävästi kiinteistösi kannattavuutta. Digitaaliset kaksoset lisäävät projektien kestävyyttä, joka on myös helposti dokumentoitavissa. Käsittelemme näitä etuja tarkemmin alla olevissa kohdissa.

10 vuotta BREEAM:in käyttöönoton jälkeen rakennus- ja kiinteistöalalla tehdään dokumentaatio edelleen PDF-muodossa, joka ei ole koneellisesti luettavissa, ja käytetään järjestelmiä, jotka eivät keskustele keskenään. Tarvitaan digitalisaatiota ja sateenvarjojärjestelmää. Tässä digitaalinen kaksonen astuu esiin. Kokonaisratkaisu, joka kokoaa kaikki tiedot yhteen paikkaan, on suuri etu, ellei välttämättömyys. Käyttämällä digitaalisia kaksosia sinusta tulee enemmän datalähtöinen ja voit tehdä tietoisia päätöksiä. Tämä on edellytys suurten digitalisoinnin ja kestävän kehityksen tavoitteiden saavuttamiselle, ja säästää samalla rahaa. 

Mitä kestävämpi kiinteistösi on, sitä arvokkaampi se on myös sijoittajille. Se auttaa sinua rakentamaan terveyttä edistäviä rakennuksia ja luomaan paremman työpaikan vuokralaisille ja työntekijöille. Kiinteistöomistajien, jotka eivät vain puhu uudesta teknologiasta ja digitaalisista kaksosista, vaan ottavat ne käyttöön, on suuret mahdollisuudet saada etumatkaa kilpailijoihin. 

EU:n tavoitteena on vähentää rakennusalan kasvihuonekaasupäästöjä 90 prosentilla vuoteen 2050 mennessä, ja Suomella on tavoite tulla hiilineutraaliksi vuoteen 2035 mennessä. Teknologia-asiantuntijat ennustavat, että digitaaliset kaksoset ovat avaintekijä taistelussa kestävämpien rakennusten puolesta. Digitaalisia kaksosia ja antureita (IoT) hyödyntämällä voit analysoida rakennuksen ympäristöjalanjälkeä ja vähentää eri komponenttien ja järjestelmien energiankulutusta.

Nämä optimointimahdollisuudet eivät ainoastaan säästä merkittävästi energiaa, vaan antavat myös suuren hiilijalanjäljen aiheuttaville yrityksille mahdollisuuden vähentää päästöjään, jolla on merkittävää globaalia vaikutusta.

Digitaalinen kaksonen tarjoaa äärettömästi mahdollisuuksia verrattuna pelkkiin perinteisiin käyttöliittymiin ja hallintajärjestelmiin, jotka dominoivat alaa nykyään. 

• Saat kaiken tiedon kiinteistöstäsi yhteen paikkaan. Digitaalinen kaksonen kerää tietoja antureiden ja/tai talo-automaatio-järjestelmien avulla. 

• Voit analysoida suuria tietokokonaisuuksia kerralla ja mukauttaa raportointia.

• Tekoälyn ja koneoppimisen avulla automatisoit prosesseja ja vahvistat kiinteistön itseohjautuvuutta. 

• Ajan mittaan digitaalinen kaksonen pystyy datan avulla varoittamaan sinua jo ennen kuin jokin menee rikki ja voit tehdä tarvittavat toimenpiteet jo etukäteen. 

• Voit syöttää koneluettavia tuote- ja järjestelmätietoja. 

• Digitaalinen kaksonen pitää tallessa lakisääteisen kiinteistön dokumentaation, kuten piirustukset, asennus- ja käyttöohjeet, huoltokirjat sekä pelastussuunnitelmat.

• Saatavilla on täydellinen lokikirja siitä, kuka on tehnyt mitä ja milloin – ja kuinka paljon aikaa kukin tehtävä on vienyt. 

• Voit vähentää inhimillisten virheiden riskiä rakennusprosessin monissa vaiheissa.

• Selkeä ja helppolukuinen käyttöliittymä antaa kirkkaan kokonaiskuvan kiinteistösalkustasi. 

Digitaalinen kaksonen voi esimerkiksi ilmoittaa, milloin on 97 %:n todennäköisyys, että vedenlämmitin hajoaa kuuden seuraavan kuukauden aikana. Tämä on mahdollista, koska tiedät valmistajan virhemarginaalit. Valmistajan tiedoista käy ilmi, että jos käytät 70-asteista lämminvesivaraajaa 90 %:n teholla 24 tuntia vuorokaudessa, on virhemarginaali X. Kun virhemarginaalit yhdistetään sensoridataan ja huoltolokiin, voidaan koneoppimisen avulla ennakoida, milloin kattila särkyy. 

Toinen käytännön esimerkki koskee rakennuksen perusosia, kuten ikkunoita, ovia, pumppuja ja sammuttimia. Tuotteilla on asennuspäivämäärä, käyttöikä ja takuuaika, joita sinun ei tarvitse manuaalisesti seurata – kiitos digitaalisen kaksosen, joka luo automaattisesti huoltotehtävät. Kuntotarkastus hoituu ennen takuun raukeamista, ja ehdit ottaa ajoissa yhteyttä myyjään. 

Ottamalla digitaalisen kaksosen käyttöön, saat myös seuraavat mahdollisuudet: 

Etävalvonta: Käyttäjät voivat etänä seurata ja osallistua reaaliaikaiseen toimintaan rakennuksessa ja koko kiinteistössä. 

Resurssien parempi käyttö ja omaisuuden huolto: Aiemmin huoltajia on rajoittanut puutteellinen omaisuuden näkyvyys manuaalisten menetelmien vuoksi. Automaattinen aikataulutus ja IoT-laitteiden tuottama reaaliaikainen data johtavat parempaan resurssien käytön tehokkuuteen, kuten parempaan virtalähteen ohjaukseen ja vedenkulutukseen. Lisäksi reaktiivinen huolto voidaan muuntaa ennakoivaksi huolloksi, mikä pidentää omaisuuden käyttöikää. 

Kustannustehokas toiminta: Vähentämällä käyttökatkoksia määräaikaisella huollolla yritykset voivat saavuttaa korkean hyötysuhteen, mikä johtaa suurimpii voittoihin.  

Vähentyneet kulut, energiakäyttö ja hiilidioksidipäästöt: Käyttökustannuksia, hiilipäästöjä, jätettä ja kustannuksia vähennetään purkamalla datasiilot ja soveltamalla muutoksia resurssien käyttöön reaaliaikaisten tietojen perusteella.

Parannettu turvallisuus: Määräaikaishuolto on uskomattoman hyödyllistä, kun noudatat turvallisuus- ja käyttömääräyksiä. Turvallisia työtapoja edistävät ympäristöt voivat tehdä yrityksestä houkuttelevamman. Anturit pystyvät myös varoittamaan huonosta sisäilmasta. Voit reagoida rakennuksen tarpeisiin, tarpeettomaan resurssien käyttöön ja tehdä korjausliikkeitä, jos koneet ja laitteet kuumenevat liikaa ja saattavat rikkoutua.

Digitaalisen kaksosen avulla voit parantaa tilankäyttöä. Digitaalinen kaksonen käyttää kehittynyttä tekoälyä tunnistaakseen rakennuksen energiankäyttötrendejä ja -malleja ja antaa rakennuksen käytöstä vastaaville mahdollisuuden tehdä tietoisia päätöksiä energiankulutuksen vähentämisestä. Mitä paremmin ymmärrät, missä energiaa kulutetaan, sitä paremmin voit kehittää tapoja vähentää käyttökustannuksia.

Rakennukset ovat aina tuottaneet valtavia määriä dataa, mutta tähän mennessä ei ole ollut mahdollista päästä käsiksi tähän tietoon. Ennen digitaalisia kaksosia, isännöitsijöillä ei ollut kätevää tapaa analysoida ja hallita energiankäyttöä.

Digitaalinen kaksosen avulla pääset rakennuksen tietoihin käyttämällä esineiden internetiä (IoT - Internet of Things) ja antureita. Tiedot ovat saatavilla ohjelman käyttöliittymässä (dashboardilla), josta saat yleiskatsauksen helposti. Seuraamalla rakennuksen järjestelmiä, kuten valaistusta, lämmitystä ja jäähdytystä, saavutat rakennuksen optimaalisen suorituskyvyn, joka on tärkeää hybridityöpäivän kannalta.

Digitaalinen kaksonen parantaa myös tilankäyttöä tarjoamalla käyttäjille työkaluja työpäivän parantamiseen. Etätyöntekijä voi esimerkiksi käyttää sovellusta toimistoon tullessaan tarkistaakseen huoneiden saatavuuden ja jopa varata ne tarvittaessa. He voivat myös nauttia monista muista eduista, kuten lämpötilan hallinnasta, ilmanlaadun raportoinnista ja valaistuksen säädöstä. Lämpötilaa voidaan laskea niinä ajankohtina, jolloin kokonaisia ​​huoneita ei käytetä ja kustannusten saadaan alennettua.

Rakennusten kunnostaminen vihreämpää elämäntapaa varten. Uudesta ilmastotoimien sosiaalirahastosta tuetaan EU:n kansalaisia, jotka mahdollisesti voivat kokea energia- tai liikenneköyhyyttä. Rahaston avulla lievennetään kustannuksia niiden osalta, joihin muutokset eniten vaikuttavat, jotta varmistetaan, että siirtymä on oikeudenmukainen eikä ketään jätetä jälkeen.

• EU-maat velvoitetaan kunnostamaan vuosittain vähintään 3 % kaikkien julkisten rakennusten kokonaispinta-alasta
• uusiutuvan energian osuus pyritään nostamaan 49 %:iin rakennuksissa vuoteen 2030 mennessä
• EU-maat velvoitetaan lisäämään uusiutuvan energian käyttöä lämmityksessä ja jäähdytyksessä + 1,1 prosenttiyksikköä joka vuosi vuoteen 2030 saakka

Tavoitteena on kannustaa rakennus- ja kiinteistöalan investointeja siirtymään kohti energiatehokkaita rakennuksia. Tässä digitaalinen kaksonen on tärkeä ja tehokas väline. EU haluaa myös ottaa käyttöön energialuokkien standardoinnin ja vaatii, että 15 prosenttia kaikista huonoimman energialuokan liikerakennuksista on kunnostettava vuoteen 2027 mennessä. Seuraukset voivat olla suuret kiinteistösijoittajille.

Jos ostat rakennuksen, joka päätyy huonoon energialuokkaan, se voi tarkoittaa, että saatat joutua kunnostamaan se ennen kuin voit vuokrata sen. Tällainen vaatimus merkitsee siis paljon sekä myyjille että ostajille markkinoilla. EU:lla on myös neuvoteltavana oleva ehdotus, joka edellyttää digitaalisten kaksosten käyttöä kaikissa uusissa "vihreissä" rakennuksissa, joiden pinta-ala on yli 5 000 neliömetriä. Jos EU haluaa, vaatimus tulee lopulta myös Suomeen. EU:n kiertotalouden toimintasuunnitelman mukaan rakennusteollisuus aiheuttaa maailmanlaajuisesti 50 % kaikesta raaka-aineen louhinnasta ja 35 % kaikesta jätteestä. 

Olemme jo maininneet ensimmäisen rakennusten ympäristösertifikaatin, BREEAMin, joka tuli vuonna 2012. Suomessa asiaa on edistänyt Green Building Council Finland, voittoa-tavoittelematon yhdistys, jonka työssä ovat mukana useat rakennusten ja kiinteistöjen omistajat. 

BREEMia hallinnoi Green Building Alliance. Lisäksi on tehty ympäristösertifikaatti infrastruktuurille, CEEQUAL, jossa myös digitaalisilla kaksosilla voi olla tärkeä rooli. Green Building Alliance on laatinut 20 toimenpiteen listan, jonka suuret rakennuttajat ovat allekirjoittaneet. Toimiala on myös asettanut itselleen tiukemmat vaatimukset kuin mitä viranomaiset asettavat. Suomessa rakennusteollisuus aiheuttaa 30 prosenttia kasvihuonekaasupäästöistä.

Green Building Alliance on laatinut viiden toimenpiteen ilmaston parantamisohjeen päästöjen puolittamiseksi. 

1. Pura vähemmän

Ympäristöystävällisin toimenpide on olla rakentamatta mitään uutta. Joka vuosi puretaan tuhansia rakennuksia maan tasalle. Monet näistä rakennuksista ovat hyvälaatuisia, mutta eivät siltikään täytä 40 vuotta ennen kun ne saavat purkutuomion. Tämä ei ole taloudellisesti hyvä tapa eikä kestävää. 

2. Kierrätä materiaaleja

Tämä tarkoittaa esimerkiksi ikkunan ottamista toisesta rakennuksesta ja sen käyttämistä uudessa rakennuksessa. Uudelleenkäyttö eroaa uusiokäytöstä siinä, että käytät tuotetta samaan tarkoitukseen uudelleen ja uudelleen. Euroopan vihreän kehityksen ohjelma (European Green Deal) sisältää myös kiertotalouden toimintasuunnitelman. Maailmanlaajuisesti kierrätettiin vain 8,6 %. Tässä on suuri potentiaali. 

3. Valitse ratkaisuja ja rakennustuotteita, jotka tuottavat vähemmän päästöjä elinkaarinäkökulmasta. 

Nykyään markkinoilla olevia ratkaisuja ja rakennusmateriaaleja on vaikeaa tunnistaa. Arvioinnin tekemiseen tarvitsemasi tiedot onn "piilotettu" pdf-tiedostoihin, jotka eivät ole koneellisesti luettavia. Tiedostoja digitaalisoimalla on mahdollista etsiä ja verrata tietoja digitaalisesta kaksosesta. Tietomalleille on tullut uusi ISO-standardi, ISO 22057, EPD for BIM, eli koneellisesti luettava Environmental Product Declaration. EPD:t ovat erittäin kysyttyjä rakennus- ja kiinteistöalalla. Rakennuttajat pyytävät usein EPD:itä, jotka voivat vastata siihen, ovatko tuotteet ympäristöystävällisiä niiden koko elinkaaren ajan. 

4. 100-prosenttisesti fossiilivapaat ja päästöttömät rakennustyömaat

5. Tehdään olemassa olevista rakennuksista energiatehokkaampia

Tämä on, kuten aiemmin kuvattu, yksi digitaalisen kaksosen käytön tärkeimmistä arvoista ja eduista. Voit asettaa antureita, jotka antavat tietoa nykyisestä tilasta ja osoittavat missä on suurimmat parannusmahdollisuudet. 

Milloin sinun pitäisi aloittaa digitaalisen kaksosen käyttö?  

Niin pian kuin mahdollista. Mitä kauemmin odotat, sitä kalliimmaksi rakennuksesi parantaminen tulee. Välttämättömistä mineraaleista on jo nyt pulaa. Worldbank odottaa, että vihreän siirtymän kannalta tärkeiden mineraalien, kuten alumiinin, koboltin, litiumin, magnesiumin ja nikkelin, kysyntä kasvaa 450 %. Euroopan kriittisten materiaalien määrä on kasvanut 14:stä (2017) 30:een (2020) EU:n kiertotalouden kuiluraportin (2022) mukaan.

Onko sinulla tietomallia olemassa olevista rakennuksistasi? Ajatteletko kenties, että sinun pitää luoda täydellisiä 3D-malleja koko kiinteistökannastasi? Onneksi ei tarvitse. Luomalla SlimBIM-malleja pääset jo hyvin pitkälle. SlimBIM on yksinkertaisempi versio BIM-mallista, jossa on vain tärkeimmät rakennuksen osat. Tärkeillä rakennusosilla tarkoitetaan kattoja, seiniä, ovia, ikkunoita ja huonemääräyksiä. Mitä digitaalisen kaksosen käytön aloittaminen sitten vaatii? 

Lue lisää BIMistä aihesivultamme.

Saatat tuntea tietomallinnuksen hyvin ja ehkä tehnyt sitä useiden vuosien ajan. Mikä on uutta? Tietomallien käyttö rakentamisessa on yleistynyt viimeisen kymmenen tai kahdentoista vuoden aikana, mikä on vähentänyt rakennusvirheitä ja  kustannuksia. Suhteellisen harvat ovat ymmärtäneet tietomallin käytön mahdollisuudet suunnittelu- ja rakentamisvaiheen lisäksi myös rakennuksen loppukäytön aikana ja kiinteistönhallinnassa. 

Digitaalisen kaksosen luomiseksi sinun on yhdistettävä fyysinen rakennus ja rakennuksen BIM-malli. Voit valita, haluatko tiedonsiirron antureiden, talo-automaatio-järjestelmien vai niiden yhdistelmän kautta. Yhdistäminen mahdollistaa datan kulkemisen edestakaisin ja antaa sinulle mahdollisuuden rakennuksen reaaliaikaiseen hallintaan. 

Digitaalinen kaksonen tunnistaa parannuspotentiaalin, ja voit tehdä tarvittavia korjausliikkeitä. Koska tietoja kerätään riittävästi ajan mittaan, rakennus pystyy optimoimaan itsensä. 

Haluatko neuvoja, miten pääset alkuun digitaalisen kaksosen hyödyntämisessä? Ota rohkeasti yhteyttä.  

Linkit/lähteet:

Building Smart International 

https://buildingsmart-1xbd3ajdayi.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2020/06/Enabling-Digital-Twins-Positioning-Paper-Final.pdf 

Building Smart Finland

https://www.buildingsmart.fi/

UK BIM Alliance 

https://www.ukbimalliance.org/wp-content/uploads/2021/06/UKBIMA_BIM_DigitalTwins.pdf 

European Green Deal 

https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en 

https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_fi

Worldbank 

https://pubdocs.worldbank.org/en/961711588875536384/Minerals-for-Climate-Action-The-Mineral-Intensity-of-the-Clean-Energy-Transition.pdf