Mô hình thực tế ảo sẽ cách mạng hóa cơ sở hạ tầng
Nghiên cứu - Trao đổi - Ngày đăng : 22:53, 30/08/2022
LTS: Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa tại nước ta đang được triển khai mẽ trong mọi lĩnh vực và cũng là mục tiêu hàng đầu của chính sách nhà nước.
Cùng với mục tiêu này thì việc đảm bảo một môi trường, cơ sở hạ tầng cần thiết cũng trở nên cấp thiết. Đó là hệ thống cầu đường, nhà xưởng, kho bãi, cấp điện, nước… cùng các dịch vụ cung ứng cho các ngành công nghiệp khác nhau.
Từ khi máy tính cá nhân ra đời, sau đó là kết nối internet đã làm đòn bẩy để phát triển công nghệ thông tin, tạo ra nhiều công cụ, dịch vụ hỗ trợ cho tất cả các ngành công nghiệp.
Trong vài năm gần đây, một công cụ rất mới, dựa trên sự tích hợp của nhiều công nghệ tiên tiến, đã ra đời và cho thấy đây là một công cụ rất phù hợp cho ngành công nghiệp cơ sở hạ tầng.
Bài viết sau đây, được trích dẫn từ CIO, một tạp chí nổi tiếng về CNTT dành cho các nhà lãnh đạo, sẽ cho chúng ta cái nhìn về tầm quan trọng của việc ứng dụng công nghệ mới trong việc phát triển cơ sở hạ tầng.
Cơ sở hạ tầng, hiểu một cách đơn giản là tất cả mọi thứ từ các tòa nhà, cầu cống, và công trình bãi đậu xe, đến đường nước và cống rãnh, đường xá và toàn bộ thành phố.
Cơ sở hạ tầng là nền tảng để phát triển các ngành công nghiệp khác, và đồng thời là một trong những thành phần chính của hệ sinh thái đang có những thay đổi mạnh mẽ qua các cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, thứ hai, thứ 3 và thứ 4 hiện nay (CMCN 4.0)
Dựa trên quan điểm về đổi mới hệ sinh thái, đây là cái nhìn về cách mà các bản sao số - đóng vai trò là cầu nối giữa các lĩnh vực vật lý và kỹ thuật số - dựa trên dữ liệu lịch sử và thời gian thực, cũng như các mô hình học máy, để cung cấp một đại diện ảo của các đối tượng vật lý, quy trình và hệ thống
Có những ý kiến cho rằng bản sao số là cơ hội lớn nhất để đóng góp giá trị của CNTT cho ngành cơ sở hạ tầng vật lý kể từ khi có máy tính cá nhân và chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, giúp doanh nghiệp hiểu rõ hơn về quy trình vận hành, bảo trì hệ thống và cách tối ưu hóa chuỗi cung ứng sản xuất.
Theo báo cáo của công ty nghiên cứu thị trường MarketsAndMarkets.com, đến năm 2026, thị trường bản sao số toàn cầu dự kiến sẽ đạt 48,2 tỷ USD và các ngành công nghiệp cơ sở hạ tầng và kỹ thuật kiến trúc và xây dựng (AEC - architectural engineering and construction) là một phần không thể thiếu trong sự tăng trưởng này. Tất cả mọi thứ từ các tòa nhà, cầu và công trình bãi đậu xe, đến đường nước và cống rãnh, đường xá và toàn bộ thành phố đều sẽ gặt hái giá trị từ các bản sao số.
Dưới đây là cách mà các bản sao số đang phá vỡ hiện trạng trong ngành cơ sở hạ tầng - và tại sao các nhà lãnh đạo CNTT trong ngành cơ sở hạ tầng và doanh nghiệp AEC sẽ phải cần khôn ngoan tận dụng chúng.
Phác họa lại mô hình kinh doanh
Trong nhiều thập kỷ trong ngành công nghiệp AEC, công việc đã được thực hiện trên cơ sở từng dự án bằng cách sử dụng thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD - computer-aided design) và gần đây là phần mềm xây dựng mô hình thông tin (BIM - building information modeling) để tạo ra các sản phẩm 2D và 3D cụ thể. Ngành công nghiệp hiện đang tiến tới các bộ công cụ tích hợp và đám mây, mở ra cánh cửa cho các mô hình kinh doanh mới, hệ sinh thái và nhiều cách thức làm việc hợp tác hơn.
Cùng với việc sử dụng các bản sao số ngày càng tiến bộ, những khả năng mới về doanh thu hàng năm cũng đang mở ra cho các doanh nghiệp AEC trong việc quản lý và duy trì các bản sao số cơ sở hạ tầng cho khách hàng của họ.
Các mô hình kinh doanh mới này đang phá vỡ ngành công nghiệp cơ sở hạ tầng và định hình lại cơ hội khi ngành điều chỉnh theo cách thức làm việc mới. Bản số có thể sẽ tạo ra không gian cơ sở hạ tầng mà các mô hình khác đã làm cho âm nhạc, sách, bán lẻ và các dịch vụ kinh tế.
Do mô hình kinh doanh mới dựa trên nền tảng đám mây, khả năng sẽ mở ra không chỉ cho các hoạt động và dịch vụ bảo trì xung quanh các mô hình bản sao số cốt lõi, mà còn cho các dịch vụ kỹ thuật số giá trị gia tăng phụ trợ, như trực quan hóa, cộng tác, vật lý và an ninh mạng, phân tích dữ liệu và hỗ trợ AI (artificial intelligence - trí tuệ nhân tạo).
Ngoài ra, nhà phát triển cơ sở hạ tầng có thể hợp tác với nhà cung cấp bản sao số và hệ sinh thái xung quanh của nhà cung cấp dịch vụ để hưởng lợi từ việc bán tài sản vật lý cũng như cung cấp các dịch vụ kỹ thuật số đang diễn ra thông qua mô hình bản số.
Triển khai ứng dụng bản sao số
Áp dụng bản sao số được triển khai trong nhiều lĩnh vực, nhưng một trong những lĩnh vực lớn nhất là giúp cơ sở hạ tầng trở nên hiệu quả, linh hoạt và bền vững hơn. Với 70% lượng khí thải carbon của thế giới có mối liên quan nào đó với cách cơ sở hạ tầng được lập kế hoạch, thiết kế, xây dựng hoặc vận hành, bản sao số có thể giúp mang lại khả năng hiển thị và thông tin chi tiết cho các quyết định trong thời gian thực.
Một trường hợp sử dụng khác liên quan đến an toàn lao động. Ví dụ, người kiểm tra cầu thường vẫn tự treo mình trên dây. Nhưng khi sử dụng máy bay không người lái, chẳng hạn như chụp ảnh để thiết lập một bản sao số 3D, giờ đây họ có thể thực hiện phần lớn quy trình đo tại văn phòng. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và giảm đáng kể nguy cơ tai nạn.
Hệ thống hồ sơ thời gian thực
Bằng cách giải quyết toàn bộ vòng đời từ xây dựng đến vận hành và bảo trì, bản sao số cung cấp một hệ thống hồ sơ và nguồn dữ liệu duy nhất cho tất cả các bên liên quan. Cách tiếp cận BIM trước đây là hệ thống hồ sơ trong các giai đoạn lập kế hoạch, thiết kế và xây dựng của một dự án, nhưng nó thường dừng lại sau khi giao hàng cho các nhà điều hành tòa nhà.
Là một hệ thống ghi chép động, bản sao số kết hợp trình diễn trực quan và hình học của thực thể, quy trình hoặc hệ thống với dữ liệu kỹ thuật, dữ liệu CNTT và dữ liệu hoạt động (chẳng hạn như IoT - internet vạn vật và SCADA - Giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu), tất cả trong một trình diễn thời gian thực.
Nếu không có bản sao số, nhà kiến trúc sư thường không có khả năng hiển thị khía cạnh hoạt động của thiết kế của họ, là thứ có giá trị để phản hồi và cải tiến liên tục, tinh chỉnh thiết kế theo thời gian.
Đối với chủ sở hữu và nhà điều hành, bản sao số cung cấp một mô hình ảo được cập nhật mà họ có thể xem bất cứ lúc nào, từ bất cứ đâu. Họ cũng có khả năng hiển thị về cách những nội dung này đang hoạt động, bao gồm các chỉ số trong quá khứ, hiện tại và tương lai.
Trực quan hóa
Đối với các hệ thống phức tạp như tòa nhà, trực quan hóa - bao gồm kết xuất, video và AR/VR/XR - là yếu tố không thể thiếu để khai thác lợi ích của bản sao số bằng cách truyền đạt kế hoạch và ý tưởng. Đặc biệt, việc kiểm tra AR (augmented reality) giúp người quản lý xác định lỗi ngay lập tức, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Họ cũng có thể kiểm tra dữ liệu bản sao số được liên kết với bất kỳ thiết bị vật lý nào trong cơ sở, và thực hiện kiểm tra từ xa tất cả các lớp dữ liệu được tích hợp trong mô hình bản sao số.
Việc tích hợp các công cụ và khả năng trực quan hóa vào các giải pháp bản sao số là chìa khóa cho nền tảng công nghệ và hệ sinh thái tổng thể để khách hàng có thể hình dung và cộng tác tốt hơn về các quyết định thiết kế hoặc vận hành liên quan đến tài sản vật lý của họ. So với các ngành công nghiệp khác, cơ sở hạ tầng chuyển đổi sang kỹ thuật số còn chậm. Nhưng trong vài năm tới, việc chuyển dịch sang bản sao số có thể sẽ sớm thúc đẩy ngành phát triển mạnh mẽ hơn. Vì vậy các giám đốc điều hành làm việc trong ngành nên theo dõi chặt chẽ những phát triển này và cấu trúc chiến lược bản sao số của riêng họ để biết cách tốt nhất mở khóa tiềm năng.
Bản sao số - Digital twin
Mô hình thực tế ảo, hay còn gọi là bản sao kỹ thuật số (digital twin) là một bản sao số của một thực thể thực tế, được tạo ra từ các luồng dữ liệu thu thập được từ các cảm biến gắn trong vật thể đó. Như vậy, bản sao số là hình ảnh phản chiếu song song của thực thể theo thời gian thực. Trong một số trường hợp, một bản sao số thể hiện cả tình trạng hiện tại và quá khứ của thực thể.
Bản sao số ngày càng có vai trò quan trọng trong ngành sản xuất. Nó hỗ trợ sự tương tác giữa con người và máy móc, giúp người dùng dễ dàng nắm bắt những gì đang diễn ra, chia sẻ thông tin với người dùng khác và thúc đẩy sự cộng tác.
Bản sao số khác với mô phỏng
Bản sao số có thể được coi là mô phỏng (simulation) của các đối tượng và quy trình vật lý, nhưng điều khiến bản sao số trở nên khác biệt chính là sự cập nhật theo thời gian thực.
Mô phỏng cho phép các kỹ sư chạy thử nghiệm và tiến hành đánh giá một thực thể vật lý, nhưng mô phỏng là tĩnh. Nó phụ thuộc vào việc nhập các thông số mới.
Trong khi đó, bản sao số nhận cập nhật theo thời gian thực từ thực thể vật lý, quy trình hoặc hệ thống, cho phép kỹ sư thực hiện các bài kiểm tra, đánh giá và phân tích bằng cách sử dụng các điều kiện trong thế giới thực.