Los gemelos digitales están permitiendo al sector de la construcción de edificios mejorar su productividad al tiempo que se ahorra costes. En esta línea, el proyecto europeo Ashvin se ha propuesto proporcionar una plataforma de gemelo digital de código abierto que integra IoT y tecnologías de imagen, además de ser interoperable con una amplia gama de diseños y aplicaciones de ingeniería.
Para garantizar mejoras específicas de productividad, costo y seguridad, el proyecto Ashvin tendrá la capacidad de representar modelos diseñados e integrar una amplia gama de sensores, incluidos los sensores fotogramétricos, para lograr una sincronización continua entre los modelos, en función del diseño y la construcción.
La Universidad Técnica de Berlín lidera el consorcio de Ashvin, que se compone de 14 entidades procedentes de Grecia, Serbia, Países Bajos, España, Austria, Croacia, Suecia, Alemania, Polonia y Rumanía. La participación española está representada por la Universidad Politécnica de Cataluña y la empresa Australo Interinnov Marketing Lab.
En cuatro años (octubre de 2020-marzo de 2024) y con un presupuesto de 5.609.858 euros, íntegramente financiados por el programa de investigación Horizonte 2020 de la Comisión Europea, Ashvin desarrollará instrumentos y demostrará procedimientos de aplicaciones de plataforma para garantizar mejoras en la industria de la construcción. Estas soluciones ayudarán a optimizar y aumentar la productividad, a reducir los costos y a garantizar la privacidad y unas condiciones de trabajo seguras.
La plataforma de gemelo digital de código abierto del proyecto Ashvin proporcionará a los profesionales de la construcción una representación digital del edificio y recopilará datos en tiempo real, antes, durante y después de la producción. De esta forma, las partes interesadas tendrán la oportunidad de poder llevar a cabo un seguimiento permanente de todas las modificaciones que se produzcan en el entorno y dentro del proceso de producción.
El consorcio está trabajando para que las soluciones de Ashvin proporcionen medios para fusionar los datos de los vídeos y de los sensores, al tiempo que se integren los datos de monitorización geográfico, y proporcionen métodos de simulación multifísica para representar digitalmente el comportamiento de un producto y no solo su forma.
Asimismo, el proyecto busca proporcionar métodos de ingeniería basados en evidencia para diseñar la productividad y la seguridad, proporcionar métodos de visualización y simulación 4D de los procesos de construcción, y desarrollar un proceso de planificación esbelto respaldado por datos en tiempo real. Todo ello garantizando tanto la protección como la privacidad de los trabajadores.
Caja de herramientas del gemelo digital Ashvin
Además de la plataforma de gemelo digital, Ashvin incluye una caja de herramientas de gemelo digital, que permite ampliar los métodos e innovaciones de TIC existentes desde niveles bajos de preparación tecnológica hasta soluciones técnicas probadas a nivel de sistema o subsistema.
Una de estas herramientas es la plataforma IoT de código abierto Mainflux, que abstrae los detalles de protocolos particulares y formatos de mensajes y establece una interfaz unificada de comunicación. Gracias a la compatibilidad con los protocolos de comunicación HTTP, MQTT, WS y CoAP, Mainflux es capaz de soportar la conexión de millones de dispositivos, proporcionando una seguridad mediante TLS v1.3 y con certificados X.509 del lado del cliente TLS mutuos.
También destaca Brics, una herramienta para la evaluación de indicadores de rendimiento (PI) de soluciones en el espacio de diseño. Brics toma decisiones mediante el cálculo de valores de PI basados en algoritmos matemáticos incorporados.
Otras herramientas del gemelo digital son un modelador de diseño generativo para respaldar el diseño para la productividad, la eficiencia de los recursos y la seguridad; un sitio de construcción en tiempo real basado en simulación y herramienta de planificación logística; un simulador de obra para las primeras fases de diseño con visualizador 4D; así como una herramienta de monitorización de construcción con panel de control de toma de decisiones de KPI de productividad y seguridad.
Además, se incluyen herramientas que garantizan la gestión de la seguridad, simulación y formación; la gestión de configuración para realizar seguimientos de los diseños y construcciones, así como una herramienta de evaluación de estado basada en riesgos y otra de cooperación de modelos multifísicos para la evaluación del estado de puentes y edificios, entre otras herramientas.
Pruebas de la plataforma en casos reales
España, Países Bajos, Alemania, Croacia, Suecia y Polonia han sido los países seleccionados para realizar los diez proyectos de construcción que utilizan la plataforma de gemelo digital de código abierto del proyecto Ashvin. Entre los pilotos, destaca la construcción de un edificio de oficinas, una renovación de edificio antiguo, una construcción de nave logística, además de construcciones de puentes para vías férreas de alta velocidad, de una pista de aeropuerto, de puentes en la red de carreteras, de una pasarela, de una estructura del techo de un estadio deportivo y un muro de muelle.
Uno de los pilotos se desarrolla en unos edificios de oficinas ubicados en Barcelona, que también forman parte del proyecto 22@, conocido como el Distrito de la Innovación. Dentro de Ashvin, el proyecto tiene como objetivo demostrar cómo las implementaciones de gemelos digitales a lo largo del ciclo de vida pueden aumentar la productividad, la eficiencia de los recursos y la seguridad en proyectos reales en los segmentos de mercado de edificios, puentes e industrial. El objetivo es extraer las metodologías digitales de otros paquetes de trabajo y unificarlos en soluciones coherentes para implementarlas en este proyecto de demostración.
En la ciudad de Gdynia (Polonia), uno de los socios del proyecto está renovando una casa multifamiliar construida antes de la Segunda Guerra Mundial con el objetivo de mejorar la eficiencia energética del edificio. La superficie construida es de 260 m2 y el calor lo generan las estufas de azulejos (de carbón y leña). La labor de Ashvin es proporcionar información precisa mediante el gemelo digital del edificio existente como referencia para una mejor planificación del proceso de renovación. El objetivo es apoyar al propietario y desarrollar un gemelo digital que describa con precisión el comportamiento energético del edificio.
Otro de los proyectos se ubica en Rinteln (Alemania), donde se está construyendo un edificio que albergará unas instalaciones de producción de última generación para garantizar una fábrica inteligente. La superficie total del edificio es de casi 30.000 m2 y su estructura consta principalmente de componentes prefabricados, como pilares de hormigón prefabricado, paredes de acero y paneles de techo de acero.
El objetivo de Ashvin es apoyar la planificación y el control de los procesos de construcción, los cuales tienen un alto grado de automatización. Un proceso de construcción más automatizado puede aumentar la productividad en los espacios de construcción. Sin embargo, esto requiere información detallada sobre la secuencia del proceso de construcción.