Źródła problemów
Jednym z wyzwań Komisji Europejskiej jest zapewnienie użytkownikom europejskich sieci drogowych bezpieczeństwa oraz niezakłóconego przepływu towarów i osób. Niezaprzeczalnie znaczna część infrastruktury, w tym szczególnie mosty oraz tunele, stanowią krytyczne elementy tej sieci, a ich awarie prowadzą do tragicznych w skutkach wypadków, pochłaniając ogromne koszty oraz ofiary śmiertelne. Faktem jest, że znaczny procent istniejących obiektów jest w wieku, w którym ich awaryjność jest zwiększona. Dotyczy to większości krajów europejskich.
Trudność w odpowiednim reagowaniu na potencjalne awarie nie jest jednak spowodowana tylko stanem technicznym obiektów. Istotnym aspektem jest brak jednolitych i transparentnych regulacji, pozwalających na sprawny nadzór nad obiektami oraz wymianę informacji o ich stanie pomiędzy członkami Unii Europejskiej. Odmienne metody inspekcji obiektów mostowych oraz subiektywne skale oceny ich stanu technicznego prowadzą do wielu nieścisłości oraz uniemożliwiają porównywanie danych między poszczególnymi krajami.
Nie bez znaczenia jest też zróżnicowanie w poziomie cyfryzacji procesów utrzymania obiektów mostowych, zarówno w poszczególnych krajach jak i całej Unii Europejskiej.
Odpowiedź Komisji Europejskiej na rosnące ryzyko wypadków
Podstawa dobrego zarzadzania aktywami opiera się przede wszystkim na precyzyjnych regulacjach prawnych i jednolitej normie. W tym celu w trybie konkursowym programu Horyzontu 2020 dofinansowany został projekt IM-SAFE (umowa grantu nr: 958171).
Prace konsorcjum projektu zakończyły się przygotowaniem szczegółowego wkładu merytorycznego do nowej normy dla Komisji Europejskiej, dotyczącej monitoringu obiektów infrastrukturalnych. Wdrożenie normy znacząco wpłynie na podniesienie jakości zarzadzania i utrzymania obiektów infrastrukturalnych.
Cyfryzacja kluczem do sukcesu
Obecność technologii cyfrowych w budownictwie jest już wyraźnie zaznaczona w wielu jej obszarach. Istniejące oprogramowania BIM i standardy wymiany danych o nowych obiektach i procesach ich budowy są obecnie stosowane w większości dużych firm budowlanych w Europie. Nie można jednak pominąć faktu, że BIM w projektach infrastrukturalnych jest na wcześniejszym etapie wdrożenia niż w przypadku projektów kubaturowych, zwłaszcza w Polsce. Brakującym elementem jest połączenie informacji cyfrowych o obiektach z danymi pochodzącymi z ich obowiązkowych przeglądów oraz planów zarządzania przez jednostki administracyjne (działy utrzymania w jednostkach zarządzających).
Jednym z celów projektu było wypełnienie tej luki i przeanalizowanie możliwości technologicznych, aby skutecznie przesyłać informacje o stanie obiektów pochodzące z danych pomiarowych (np. czujników) z modelami obiektów BIM.
Docelowo ma to prowadzić do stworzenia pełnej cyfrowej książki obiektu budowlanego zawierającej dane historyczne o jego budowie i aktualnym stanie technicznym oraz dokumentacją poinspekcyjną.
Wykorzystanie potencjału nowoczesnych technologii w monitoringu obiektów mostowych
Wyzwania związane z ilością i formatem danych zbieranych w ramach inspekcji i remontów obiektów oraz tych zbieranych w cyfrowych bliźniakach polegają na znalezieniu jak największej płaszczyzny interoperacyjności tych danych oraz pokryciu jak największej ilości przypadków diagnostycznych.
W tym celu w ramach projektu przeanalizowano wszystkie istniejące obecnie standardy wymiany danych oraz dobre praktyki, wynikające np. z dyrektywy Komisji Europejskiej – INSPIRE oraz zasady DATA FAIR oraz stosowne normy ISO (np. ISO/TC 59/SC 13). Szczególny nacisk położono na możliwości wykorzystania zasad Linked Data oraz technologii Semantic Web w celu połączenia szeregu istniejących metod pomiarowych z rozwiązaniami BIM, GIS oraz IoT. Rozwój konceptu cyfrowego bliźniaka w technologii Semantic Web przyniesie ogromne korzyści dla obszaru diagnostyki mostowej oraz utrzymania predykcyjnego obiektów. Tym samym pozwala to na zapobieganie wielu wypadkom w przyszłości i dużo wydajniejsze zarzadzanie środkami finansowymi przeznaczanymi na utrzymanie obiektów infrastrukturalnych.
Przyszłość monitorowania obiektów infrastruktury
Bieżące wysiłki w celu wykorzystania potencjału technologii cyfrowych w ramach projektu IM-SAFE pokazały istnienie dobrze zdefiniowanych procesów monitorowania i utrzymania obiektów, wspieranych przez rozwój otwartych standardów dla danych. Wdrożenie standardów otwartych danych zależy m.in. od konkretnych przypadków monitorowania i utrzymania, uwzględnienia długotrwałych procesów, obejmujących wiele różnych systemów, technologii i docelowych interesariuszy. Normalizacja musi uwzględniać istnienie różnorodnych środowisk ICT oraz jednostek organizacyjnych interesariuszy. Dostępne rozwiązania programowe stanowią dobrą podstawę do wdrożenia normy dla różnych przypadków użycia monitoringu i utrzymania predykcyjnego obiektów mostowych. Wiele głównych wyzwań technicznych zostało rozwiązanych przez różne standardy w BIM, GIS i IoT. Dostępna wiedza może być ponownie wykorzystana i dostosowana do zarządzania aktywami infrastruktury drogowej. Przykłady najlepszych praktyk z badań i przemysłu pokazują, jak zacząć korzystać z wdrożenia otwartych standardów wymiany danych. Ponowne wykorzystanie tej wiedzy i doświadczenia pomoże rozwiązać wiele typowych problemów związanych z ICT i umożliwić korzystanie z bieżących, już opracowanych otwartych standardów. Patrząc w przyszłość, ważne jest, aby zrozumieć zasady semantycznej integracji danych, aby krok po kroku zwiększać zakres oraz wsparcie techniczne dla pojawiających się nowych przypadków użycia w monitorowaniu i utrzymaniu infrastruktury drogowej. Będą one powstawać wraz z nowymi urządzeniami pomiarowymi i rozwiązaniami do przetwarzania danych, takich jak sztuczna inteligencja (AI) czy uczenie maszynowe (ML). Należy podejmować regularne przeglądy istniejących i powstających rozwiązań technologicznych.
Jednym z głównych wyzwań dla społeczności badawczej jest wniesienie wkładu w prace normalizacyjne poprzez znalezienie właściwej równowagi między technologią już gotową do objęcia normalizacją a nowymi, innowacyjnymi podejściami, które wykorzystają i rozszerzą istniejące normy w przyszłości.
Zachęcamy do odwiedzenia strony projektu oraz zapoznania się z publikacjami na: https://im-safe-project.eu/publications/
Projekt IM-SAFE (Horyzont 2020)
P. Sanecka, mgr inż., Mostostal Warszawa