Ολοένα και πιο συχνά, μέσα από την εξέλιξη των πόλεων, των αστικών ιστών, των υποδομών για τη διαβίωση των πολιτών, σε συνάρτηση και με τα έντονα φυσικά φαινόμενα που όλο και πιο συχνά κάνουν την παρουσία τους αισθητή με καταστροφές, αναδεικνύεται η ανάγκη να ενισχυθεί η προστασία των φυσικών αντικειμένων, όπως σχολικά κτήρια, νοσοκομεία, δημόσια κτήρια, φράγματα, δεξαμενές, υποδομές σε σύγχρονες και έξυπνες πόλεις.
Αυτό υποστήριξε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο καθηγητής και ερευνητής του Πολυτεχνείου Κρήτης Πολιτικός Μηχανικός Γιώργος Σταυρουλάκης, ειδικός στην Υπολογιστική Μηχανική πάνω σε μοντέλα που προβλέπουν τη συμπεριφορά κατασκευών.
Η ενίσχυση προστασίας, σύμφωνα με τον κ. Σταυρουλάκη, μπορεί να επιτευχθεί με τεχνικές εφαρμογές στις εγκαταστάσεις των υποδομών, μέσω των οποίων να υπάρχει συλλογή πληροφοριών για τα δεδομένα των εγκαταστάσεων και των υποδομών, τόσο κατά τη διάρκεια ζωής τους όσο και από την επίδραση που έχει πάνω τους το περιβάλλον και τα φυσικά φαινόμενα, όπως για παράδειγμα οι σεισμοί. Όπως γνωστοποιεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο καθηγητής, υπάρχει η τεχνολογία των Ψηφιακών Διδύμων, στην οποία δρα και ως ερευνητής, μία τεχνολογία που ξεκίνησε από την αεροδιαστημική και πλέον κερδίζει έδαφος σε πολλούς βιομηχανικούς κλάδους. Με αυτή, επιτυγχάνεται η ψηφιακή εικονική αναπαράσταση ενός φυσικού αντικειμένου, μιας διαδικασίας ή ενός ολόκληρου έργου, πάνω στην οποία εμφανίζονται πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση και τη λειτουργία του φυσικού αντικειμένου. Οι πληροφορίες αυτές ενημερώνονται σε πραγματικό χρόνο, μέσω των δεδομένων που συλλέγονται από αισθητήρες που είναι συνδεδεμένοι στο φυσικό αντικείμενο. Αυτός ο συνδυασμός του εικονικού και του φυσικού κόσμου επιτρέπει στις επιχειρήσεις να βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα του κύκλου ζωής του φυσικού αντικειμένου μειώνοντας το χρόνο και το κόστος που σχετίζονται με το σχεδιασμό, τις λειτουργίες αλλά και τη συντήρηση αυτού, καθώς με την ανάλυση δεδομένων και την παρακολούθηση συστημάτων είναι εφικτός ο εντοπισμός, η πρόβλεψη και η αντιμετώπιση προβλημάτων πριν ακόμη προκύψουν.
Όπως γνωστοποιεί ο κ. Σταυρουλάκης, «Το Ψηφιακό Δίδυμο βασίζεται σε μεγάλου όγκου, πραγματικά δεδομένα που συλλέγονται από μετρήσεις σε όλα τα μέρη του φυσικού αντικειμένου μέσω αισθητήρων. Μέσω αυτών των μετρήσεων μπορεί να δημιουργηθεί ένα εξελισσόμενο προφίλ του αντικειμένου ή της διαδικασίας στον ψηφιακό κόσμο που μπορεί να παρέχει σημαντικές πληροφορίες για την απόδοση του συστήματος, την κατάσταση στην οποία βρίσκεται, μία υποδομή, ένα κτήριο, την παρακολούθηση προβλημάτων που μπορούν να παρουσιαστούν με αποτέλεσμα να οργανωθεί η άμεση παρέμβαση από τον άνθρωπο». Σε αυτό το πλαίσιο μάλιστα, το Πολυτεχνείο Κρήτης σε συνεργασία με τον Οργανισμό Ανάπτυξης Κρήτης ΑΕ διερευνούν δυνατότητες εφαρμογών ψηφιακών διδύμων για την παρακολούθηση της λειτουργίας επιλεγμένων υποδομών που διαχειρίζεται ή σχεδιάζει να κατασκευάσει ο ΟΑΚ ΑΕ. «Η τεχνολογία των Ψηφιακών Δίδυμων μέσω των αισθητήρων, διαδραματίζει πολύ σημαντικό ρόλο μεταξύ άλλων, στην πρόβλεψη συντήρησης, μιας και ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να εντοπίζει άμεσα τις αποκλίσεις στις λειτουργίες μίας υποδομής κυρίως όμως να βοηθήσει να γίνουν πιο ασφαλείς οι κατασκευές. Η συντήρηση και η αναπλήρωση για παράδειγμα ανταλλακτικών, μπορούν να προγραμματιστούν προληπτικά, ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο χρόνος μέχρι τη συντήρηση και να αποφευχθούν οι δαπανηρές βλάβες μιας κατασκευής. Για τους κατασκευαστές, η προληπτική συντήρηση με τη χρήση ψηφιακών διδύμων συμβάλλει μεταξύ άλλων, στη βελτίωση της αξιοπιστίας των προϊόντων», εξηγεί ο κ. Σταυρουλάκης.
Παράλληλα όμως, αναφέρει ότι «…με τη χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας, ενισχύεται η όποια βάση δεδομένων υπάρχει που να σχετίζονται με υποδομές, για παράδειγμα με θερμοκρασίες, με πιέσεις, με ατμοσφαιρικά ή περιβαλλοντικά δεδομένα, με φθορές. Ως εκ τούτου, υπάρχει η δυνατότητα να συλλεχθούν πληροφορίες που θα βοηθούσαν στην στατιστική ανάλυση των δεδομένων όπως πχ ποιος ήταν ο μέσος χρόνος βλαβών, ποια η τυπική απόκλιση, ποιο μέρος αστοχεί πιο εύκολα, πως συμπεριφέρονται τα στοιχεία των φυσικών, μηχανικών και ηλεκτρικών χαρακτηριστικών μιας υποδομής».
Δίνοντας ορισμένα παραδείγματα ο κ. Σταυρουλάκης αναφέρει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ πως «η πρώτη εφαρμογή Ψηφιακών Διδύμων εμφανίστηκε στον τομέα της μηχανολογίας από την General Electric την οποία και χρησιμοποιεί για ολόκληρο τον κύκλο ζωής των αεροσκαφών και των κινητήρων. Ένα ακόμα φιλόδοξο έργο είναι το National Digital Twin της Βρετανίας σε συνεργασία με το πανεπιστήμιο του Cambridge. Η διαδικασία αυτή έχει ως σκοπό την ψηφιοποίηση όλων των υποδομών της με σκοπό την δυνατότητα να γίνονται διενέργειες που θα εξοικονομούν χρόνο, χρήματα και θα ελαχιστοποιούν τα προβλήματα με σκοπό την παροχή καλύτερων υπηρεσιών για όλους. H Ansys είναι μία ακόμα εταιρία που δουλεύει ενεργά στον συγκεκριμένο τομέα έχοντας αναπτύξει και πλατφόρμα έχει δημιουργήσει ψηφιακό δίδυμο συγκεκριμένων εξαρτημάτων μίας offshore ανεμογεννήτριας. Εφαρμογές της συγκεκριμένης τεχνολογίας υπάρχουν επίσης, στην παρακολούθηση αστικών υποδομών, αλλά και εφαρμογές της στην παρακολούθηση οδών και κατασκευή γεφυρών, στην παρακολούθηση δομικής ακεραιότητας σε θαλάσσιες κατασκευές».
Σύμφωνα με τον κ. Σταυρουλάκη όσο προχωράει η εξέλιξη και η βιώσιμη ανάπτυξη, τόσο γίνεται και πιο αναγκαία η χρήση της τεχνολογίας των Ψηφιακών Διδύμων για τις Έξυπνες πόλεις. «Η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει επηρεάσει και τον τρόπο ανοικοδόμησης και εποπτείας των σύγχρονων πόλεων. Πρωταρχικό μέλημα κάθε δημοτικής αρχής, σχετικά με τις πόλεις, είναι η αποτελεσματική διαχείριση των λειτουργικών τομέων, όπως η συντήρηση, η καθαριότητα, η κατανάλωση ενέργειας, η χρήση του χώρου, η διαχείριση της κυκλοφορίας καθώς και η δημόσια ασφάλεια. Έτσι, η αξιοποίηση των Ψηφιακών διδύμων σε συνδυασμό με μηχανική μάθηση και τεχνητή νοημοσύνη κάνει εφικτή την δημιουργία έξυπνων πόλεων». Με τη χρήση όπως εξηγεί, η συγκεκριμένη τεχνολογία μπορεί να προβλέπει τη συμπεριφορά των υποδομών της πόλης, όπως σχολεία, νοσοκομεία, και σε βασικές υποδομές που βοηθούν τους πολίτες, πρόβλεψη σε έκτακτα περιστατικά και καταστροφές, όπως διαρροές σωληνώσεων, έντονες βροχοπτώσεις ή σοβαρές πλημμύρες, ρηγματώσεις, φθορές από σεισμική δόνηση αλλά και γενικά να βοηθήσει σε ιδέες ανάπλασης του αστικού περιβάλλοντος, βοηθώντας με αυτόν τον τρόπο στην καλύτερη λήψη αποφάσεων.
Ο καθηγητής ερευνητής καλεί τους νέους να προσανατολιστούν στην επιστήμη των νέων τεχνολογιών, επισημαίνοντας στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ότι αξίζει να μάθουν να ενημερωθούν για τις νέες επιστήμες που σχετίζονται με τη μηχανική και τη μηχανολογία που μπορούν να συνδυαστούν με επιστήμες όπως για παράδειγμα ακόμη και με την ιατρική. «Αξίζει να έχουν οι νέοι ανοικτά τα μάτια τους, να μην μείνουν με τις παρωπίδες του παρελθόντος σχετικά με τα αντικείμενα των σπουδών, να ανοίξουν τους ορίζοντες τους και να εμπιστευτούν σχολές που θα τους δώσουν τα εφόδια σχετικά με επαγγέλματα που θα ορίζουν και θα έχουν σοβαρή υπόσταση στο μέλλον, σχετικά με τις κοινωνίες, τους πολίτες και τη βιωσιμότητα».
ΑΠΕ-ΜΠΕ
