الخلاصة
توفر مشاريع البنية التحتية الضخمة فرصة فريدة لشحن التحول الرقمي في قطاع الإنشاءات. توفر مثل هذه المشاريع فرصة فريدة لمعالجة العديد من التحديات الخاصة بالقطاع مثل قابلية التشغيل البيني ومقاومة التغيير وتجزئة الصناعة وفجوة المهارات وسلاسل التوريد المعقدة والافتقار إلى التكامل التكنولوجي. ستلعب تقنيات مثل التوأم الرقمي، ونمذجة معلومات البناء (BIM)، وأنظمة إدارة المعلومات القائمة على السحابة دوراً حاسماً في هذا التحول. من خلال تبني هذه الحلول، يمكن لصناعة البناء والتشييد تحسين الكفاءة والسلامة والاستدامة في المشاريع الضخمة، مما يؤدي إلى دفع عجلة التقدم والتنمية الشاملة.

الوجبات الرئيسية

• تحديات صناعة البناء والتشييد:
  • قابلية التشغيل البيني
  • مقاومة التغيير
  • تجزئة الصناعة و
  • فجوة المهارات
• الحلول:
  • التوأم الرقمي
  • نمذجة معلومات المباني و
  • نظام إدارة المعلومات السحابي الأساسي السحابي
• اعتماد التكنولوجيا من خلال مشاريع البنية التحتية الضخمة

مقدمة
مشاريع البنية التحتية الكبيرة هي مشاريع ضخمة ومعقدة على نطاق واسع تهدف بشكل عام إلى إنشاء بنية تحتية مستدامة تعمل على تحسين الاتصال والإنتاجية والقدرة التنافسية لمنطقة أو بلد ما. تنطوي هذه المشاريع الضخمة أو مشاريع البنية التحتية على بناء أو توسيع شبكات النقل، وأنظمة الطاقة، والمناطق الصناعية، والمراكز الحضرية، والمراكز التجارية، والمجتمعات السكنية، وغيرها من المرافق التي تدعم التنمية الاجتماعية والاقتصادية للمجتمع. وفي الوقت الحالي، هناك العديد من الأمثلة على مثل هذه المشاريع الضخمة مثل مشروع نيوم، وشبكة النقل العابرة لأوروبا (TEN-T) وممر دلهي – مومباي الصناعي (DMIC) وغيرها الكثير.

وتتيح مثل هذه المشاريع الفرصة لتعزيز حالة الممارسة الحالية بسبب حجمها وتأثيرها، خاصة في قطاع البنية التحتية حيث يكون اعتماد التكنولوجيا منخفضًا ومحدودًا نسبيًا. ومع ذلك، نلاحظ اهتمامًا أكبر في صناعة البناء والتشييد بفهم وتبني مفاهيم البناء الصناعي للمساعدة في الحصول على قدر أكبر بكثير من الفوائد الناتجة عن تبني التكنولوجيا.

المجالات العامة الثلاثة التي نشهد فيها كمزودين للتكنولوجيا ارتفاعاً واهتماماً جيداً في قطاع الإنشاءات هي

• أنظمة التخطيط وإدارة المشاريع المتكاملة
• تضمين الاستدامة في كل مرحلة من مراحل دورة حياة الأصول
• تعزيز وضوح الرؤية للمستخدمين النهائيين للأصل وتجربة المستخدمين النهائيين له

هناك العديد من الحلول التي تعالج جزءًا من المجالات المحددة أعلاه. وعادةً ما يتم تمكين الحلول من خلال التقنيات الأساسية مثل التوأم الرقمي ونمذجة معلومات المباني وأنظمة إدارة المعلومات القائمة على السحابة. ومع ذلك، من خلال تجربتنا، فإن اعتماد التكنولوجيا كان إلى حد كبير في صوامع ومقتصراً على حالات استخدام محصورة.

التحديات:
فيما يلي بعض التحديات المحددة التي تعيق التحول الرقمي في قطاع الإنشاءات.

• • الافتقار إلى قابلية التشغيل البيني والتوحيد القياسي بين الأنظمة والمنصات المختلفة:نظرًا للانتشار الواسع لأصحاب المصلحة، يصبح دمج البيانات وتحليلها عبر دورة حياة المشروع تحديًا يؤدي إلى عدم الكفاءة والأخطاء والتأخير.
  • مقاومة التغيير

يتسم قطاع الإنشاءات تقليدياً بالتحفظ وتجنب المخاطر، ويتردد العديد من أصحاب المصلحة في تبني تقنيات وأساليب جديدة قد تعطل ممارساتهم وروتينهم الراسخ. وهذا يعيق نشر الابتكارات الرقمية واعتمادها ويتطلب تحولاً ثقافياً واستراتيجية لإدارة التغيير.

• 
  تجزئة الصناعة:
  يتألف قطاع الإنشاءات من العديد من الجهات الفاعلة المختلفة، مثل المالكين والمقاولين والمقاولين من الباطن والموردين والمصممين والاستشاريين، الذين غالباً ما يكون لديهم مصالح وأهداف ومعايير مختلفة. وهذا يجعل من الصعب تنسيق ودمج الأدوات والعمليات الرقمية المختلفة عبر دورة حياة المشروع.
• 
  نقص المهارات والكفاءات:
  يتطلب التحوّل الرقمي مهارات وكفاءات جديدة للقوى العاملة في مجال الإنشاءات، مثل الإلمام بالبيانات والتعاون الرقمي وتوحيد العمليات. ومع ذلك، هناك نقص في العمال المؤهلين والمدربين الذين يمكنهم استخدام التقنيات والحلول الرقمية والاستفادة منها. وهذا يخلق فجوة بين العرض والطلب على المهارات والكفاءات الرقمية في الصناعة.
• 
  سلسلة التوريد المعقدة:
  تنطوي صناعة الإنشاءات على سلسلة توريد معقدة، حيث يشارك العديد من أصحاب المصلحة المختلفين في المشروع. وهذا يمكن أن يجعل من الصعب تنفيذ الحلول التكنولوجية التي تتطلب التنسيق بين الأطراف المختلفة.
• 
  نهج التفكير اللاحق تجاه تبني التكنولوجيا:
  لم تأخذ الصناعة بنهج التفكير البديهي في تكامل التكنولوجيا على جميع مستويات تنفيذ المشروع على مستوى وضع تصور المشروع. يتم إدراج الحلول التقنية بشكل عام كفكرة لاحقة. وهذا يخلق مشاكل في اعتماد التكنولوجيا على نطاق واسع بسبب الافتقار إلى التوحيد القياسي وقابلية التشغيل البيني.

ومع ذلك، هناك اعتراف متزايد بالفوائد المحتملة لاعتماد التكنولوجيا، ويبذل مجتمع البناء جهوداً للتغلب على هذه العوائق وتعزيز اعتمادها على نطاق أوسع في هذه الصناعة.

يقدم التوأم الرقمي ونمذجة معلومات البناء (BIM) وأنظمة إدارة المعلومات القائمة على السحابة حلولاً تحويلية للتحديات التي تعيق التحول الرقمي في صناعة البناء والتشييد. التغلب على العقبات مثل قابلية التشغيل البيني ومقاومة التغيير وتجزئة الصناعة وفجوة المهارات، فإن اعتمادها أمر بالغ الأهمية لإنشاء بنية تحتية مستدامة تعزز الاتصال والإنتاجية والقدرة التنافسية. يمكن لمشاريع البنية التحتية الضخمة مثل NEOM و TEN-T و DMIC أن تدفع اعتماد التكنولوجيا، وعرض الفوائد، وتعزيز التعاون، ووضع معايير الصناعة. يمكن للدروس المستفادة من هذه المشاريع أن تسرّع من تكاملها على نطاق أوسع في مجال البناء.

الحلول:
تتيح مشاريع البنية التحتية الضخمة الفرصة لمعالجة التحديات المذكورة أعلاه. ونظراً لحجم هذه المشاريع الضخمة وجداولها الزمنية ومشاركة غالبية أصحاب المصلحة فيها، فإن هذه المشاريع الضخمة تمثل فرصة فريدة من نوعها لاتخاذ خطوات هائلة في التحول الرقمي لصناعة البناء والتشييد. دعونا نتعمق في ثلاث تقنيات أساسية محددة ستشكل جوهر الحلول الرقمية المستقبلية في صناعة البناء والتشييد

1. التوأم الرقمي:

التوأم الرقمي هو تمثيل افتراضي لمبنى مادي أو مشروع بنية تحتية يجسد هندسته وجوانب أخرى. فهو يُحدث ثورة في مشاريع البناء من خلال تعزيز التصميم والبناء والإدارة، مما يؤدي إلى الكفاءة وتوفير التكاليف وتحسين عملية اتخاذ القرار. دعونا نلقي نظرة على التطبيقات من ثلاثة سياقات مختلفة

a. على مستوى المشروع/المدينة
تمكّن التوائم الرقمية المهندسين المعماريين والمهندسين المعماريين من إنشاء وتصور تصاميم المباني المعقدة في بيئة افتراضية. وبمجرد إنشاء النموذج الأساسي، يمكنهم بسرعة كبيرة استكشاف خيارات التصميم المختلفة، واختبار المواد والتكوينات المختلفة، وتحليل التأثير على الجماليات والوظائف وقابلية البناء. ومن خلال محاكاة التفاعل بين هذه الأنظمة داخل التوأم الرقمي، يمكن اكتشاف التعارضات المحتملة وحلها قبل بدء البناء، مما يقلل من إعادة العمل والتأخيرات المكلفة.

b. السلامة
تدعم التوائم الرقمية تخطيط الإنشاءات من خلال محاكاة وتحسين تسلسل الإنشاءات والخدمات اللوجستية وتخصيص الموارد. من خلال التوأم الرقمي يمكن محاكاة سيناريوهات السلامة وتقييم المخاطر المحتملة أثناء الإنشاء. يمكنهم تحليل مخاطر السلامة، وتقييم فعالية تدابير السلامة، وتدريب العمال على بروتوكولات السلامة. يساعد ذلك على تحسين سلامة العمال ويقلل من وقوع الحوادث في موقع البناء. يمكن تسهيل التدريب الافتراضي عن طريق التوائم الرقمية لعمال البناء، مما يسمح لهم بالتعرف على عمليات ومعدات البناء المعقدة قبل بدء العمل في الموقع. يمكن القيام بذلك دون تعريض الموظف للأذى ويمكن تكراره/تعديله بسهولة تامة.

c. الاستدامة
يمكن استخدام التوائم الرقمية لمحاكاة وتقييم استراتيجيات التجديد المختلفة للمباني القائمة من خلال تقييم تأثير التغييرات على السلامة الهيكلية وكفاءة الطاقة والأداء العام، مما يتيح اتخاذ قرارات مستنيرة أثناء مشاريع التعديل التحديثي أو التجديد. يمكن للتوائم الرقمية دمج البيانات في الوقت الفعلي من المستشعرات وأجهزة إنترنت الأشياء والمعدات لمراقبة أداء الأصول. سيؤدي اكتساب هذا الفهم إلى تحسين أداء الأصول بهدف تحقيق الكفاءة والاستدامة.

يشهد استخدام التوائم الرقمية في قطاع الإنشاءات تقدماً مستمراً ويتم دمج مجموعة متنوعة من التقنيات المبتكرة لتعزيز فعاليتها. وتشمل هذه التقنيات نمذجة معلومات البناء (BIM) وإنترنت الأشياء (IoT) والواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي والذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي (ML) والحوسبة السحابية وتقنية البلوك تشين وتقنية المسح الضوئي وتحديد المدى (LiDar) والروبوتات والأتمتة وغيرها.

على سبيل المثال، تمكين الرؤية أو التصور في الوقت الفعلي – الاستفادة من الواقع الفوقي والواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR) والواقع المختلط (MR) إلى جانب التوأم الرقمي. يمكن استخدام هذه التقنيات لخلق تجارب غامرة لأصحاب المصلحة. يمكن لأصحاب المصلحة استخدام metaverse لتصور شقة في بيئة واقعية أو لرؤية كيف سيبدو مشروع بناء بمجرد اكتماله.

2. نمذجة معلومات البناء (BIM):

نمذجة معلومات البناء هي عملية رقمية تتيح التعاون والتنسيق بين مختلف أصحاب المصلحة في صناعة البناء والتشييد. تسمح نمذجة معلومات البناء بإنشاء وإدارة النماذج ثلاثية الأبعاد التي تحتوي على معلومات حول تصميم المبنى وتشييده وتشغيله. يمكن لنمذجة معلومات المباني أن تكون بمثابة قاعدة لإنشاء التوأم الرقمي للأصل. فيما يلي بعض حالات الاستخدام الأكثر حداثة

a. على مستوى المشروع أو المدينة
تحليل التصميم في هندسة القيمة: تقدير عرض أسعار المواد، والاستخدام الأمثل للمساحة، والاستخدام الأمثل للمساحة، والتوجيه الموفر للطاقة، وتحليل ضوء النهار، وأحجام الأنظمة، والقدرات، والتنبؤ بالاستهلاك، واكتشاف التصادمات، والعديد من التطبيقات الأخرى بما في ذلك إمكانية الإخلاء الآمن أثناء حالات الطوارئ. هذا التحليل في مرحلة مبكرة يمكن أن يوفر رأس مال كبير للمشروع مع تقدير الأداء تحت فئات مختلفة بما في ذلك تقدير الكربون المتجسد والكربون التشغيلي.

يعمل تحليل التعديل التحديثي على مزامنة المبنى مع إمكانية رفع كفاءته التشغيلية مع ظهور تقنيات جديدة. يمكن الآن تقييم نموذج نمذجة معلومات المباني كما تم بناؤه باستخدام تقنيات متقدمة (على سبيل المثال: تحليل التكلفة والفائدة لاستبدال مبرد عمره 5 سنوات بآلية تبريد مشع حديثة). ستشمل المخرجات التكلفة مقابل الاسترداد مقابل الوفورات. سيتضمن النموذج المحدث لنمذجة معلومات المباني المحدثة التعديلات التحديثية عند دمجها مع مؤشرات الأداء الرئيسية مثل الكربون التشغيلي المحدث الذي يجسد تأثيرات التعديل التحديثي وأي مزيج جديد للطاقة.

b. السلامة
تشمل التوائم الرقمية على مستوى المدينة تفاصيل التنقل والخدمات. بينما تشمل خطوط الخدمات، على سبيل المثال لا الحصر، الكهرباء والمياه والصرف الصحي وخطوط الاتصالات ومعلومات الطرقات الخاصة بالتنقلات مثل عرض الطريق وممرات الخدمة وممرات المشاة وممرات الدراجات. ستساعد الخريطة التوأم الرقمية المتراكبة مع البيانات الحية (كاميرات المرور وانقطاع خدمات الطرق) في تخطيط التحركات في حالات الطوارئ وتخطيط إدارة الكوارث مثل الوصول إلى سيارات الإسعاف وإدارة الكوارث والإخلاء في حالات الكوارث.

c. الاستدامة
تكامل BIM-BMS: إن قدرة نموذج نمذجة معلومات نمذجة معلومات المباني على التفكيك إلى أبسط العناصر الأساسية تجعله مناسبًا تمامًا للوحة المعلومات على مستوى المبنى والمنطقة والطابق والغرفة وحتى على مستوى الجدران. من خلال واجهات المستخدم الديناميكية التي تُبلغ عن البيانات الحية، فإن لوحة التحكم الرقمية التوأم ثلاثية الأبعاد لديها القدرة على تغيير قواعد اللعبة على مستويات متعددة. يتيح الجمع بين نظام إدارة معلومات المباني ونمذجة معلومات المباني الفرصة لتقديم بيانات الراحة الحرارية على مستوى الغرفة (مؤشر جودة الهواء، وثاني أكسيد الكربون، ودرجة الحرارة، والرطوبة) متبوعة بعرض الاستهلاك المباشر للمباني من الطاقة والمياه ومؤشرات نصيب الفرد من الطاقة في المبنى لمقارنة المباني الأفضل أداءً على مستوى المحفظة أو المجتمع أو المدينة.

البصمة الكربونية وصافي الصفر: يعمل التوأم الرقمي المباشر أيضًا كمستودع للبيانات الحيوية للمبنى (استهلاك الطاقة، واستهلاك المياه، ونسبة تحميل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، إلخ) ويمكن الوصول إليها كتدفقات للبيانات عند الطلب. يمكن أن توفر البيانات رؤى مثل ساعات الذروة في المبنى، والنقص في الطاقة المتجددة نحو تحقيق حالة الصفر الصافي، وتقدير إمكانات توليد الطاقة على الأسطح والواجهات (BIPV) الخاصة واستراتيجيات إزالة الكربون على المدى الطويل من خلال تحليل التعديل التحديثي وإعادة التكليف.

تتطلب شهادة المباني الخضراء التوافق مع اللوائح والمعايير. يمكن للنموذج التوأم الرقمي تقييم الطاقة وضوء النهار والمياه والمواد والائتمانات الخاصة بالموقع التي يحكمها كل من القانون الداخلي ومعايير المباني الخضراء.

3. أنظمة إدارة المعلومات المستندة إلى السحابة:

تُقدم القدرة على تخزين البيانات والوصول إليها وتحليلها ومشاركتها في الوقت الفعلي تقريبًا فوائد هائلة لصناعة الإنشاءات. بالإضافة إلى هذه الإمكانيات، توفر أنظمة إدارة المعلومات المستندة إلى السحابة إمكانية التوسع والأمان والفعالية من حيث التكلفة. يمكن أن يساعد مثل هذا النظام في تحقيق فوائد ضخمة لصناعة البناء والتشييد.

a. على مستوى المشروع/المدينة
يمكن أن تتضمن حالات الاستخدام جوانب مثل التخطيط على نطاق واسع، والتصاريح الآلية، والتكاليف المتكاملة، والتحسين في الوقت الفعلي تقريبًا، والتشغيل الفعال

التصاريح المؤتمتة – سيتيح هذا المفهوم توسيع نطاق نشر قواعد قانون التطوير/قانون البناء، وزيادة وتيرة وتوحيد تنفيذ القواعد، وجمع بيانات عالية الجودة من شأنها أن تمكن من إنشاء أطر عمل لصنع القرار على مستوى المدينة. على سبيل المثال، ساعدنا عملاء مثل المؤسسة البلدية للمدن الكبرى في الهند على تحسين تصنيف البنك الدولي لسهولة ممارسة الأعمال التجارية بشكل كبير من خلال تطوير ونشر نظام تصاريح مؤتمت من نافذة واحدة. وقد ساعد النظام الحكومة على جمع بيانات عالية الجودة، والتنفيذ الموحد لقواعد مراقبة التنمية وتقييمات البنية التحتية العامة.

b. السلامة
يمكن لأنظمة إدارة المعلومات المستندة إلى السحابة تبسيط عمليات الامتثال التنظيمي. يمكن أن توفر ميزات مثل إعداد التقارير الآلية والتحكم في المستندات ومسارات التدقيق، مما يبسّط عملية التوثيق وحفظ السجلات المطلوبة للوفاء بمعايير السلامة. وهذا يقلل من الأعباء الإدارية، ويعزز الشفافية، ويسهل عمليات التدقيق بشكل أكثر سلاسة.

c. الاستدامة
تقدم البيئة المبنية، وهي أحد المساهمين المهمين في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، فرصة كبيرة لفهم الأصول وتحسينها وتشغيلها مع تقليل بصمتها الكربونية. ومن عوامل التمكين الرئيسية لتحقيق ذلك على نطاق واسع نظام قائم على السحابة يساعد في جمع وتحليل وتصور كيفية “حياة” الأصول المبنية. ليس من الضروري أن تظل البيانات التي يتم إنتاجها من مصادر مختلفة في الأصول محلية ويمكن بثها وتجميعها وتحليلها بواسطة نظام إدارة المعلومات المستند إلى السحابة والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لإنشاء معلومات استخباراتية عبر التحليلات التنبؤية والإرشادية. سيؤدي هذا النظام إلى خفض تكاليف التشغيل مع تقليل انبعاثات الكربون.

نقلة نوعية في صناعة البناء والتشييد

يتمتع التوأم الرقمي ونمذجة معلومات البناء (BIM) وأنظمة إدارة المعلومات المستندة إلى السحابة بإمكانية معالجة التحديات المحددة التي تعيق التحول الرقمي في صناعة البناء والتشييد عند نشرها في المشاريع الكبيرة. يمكن أن تحقق هذه التقنيات تحسينات كبيرة في الكفاءة والتعاون والاستدامة وصنع القرار طوال دورة حياة المشروع.

على الرغم من أن اعتماد هذه التقنيات في قطاع البناء والتشييد له العديد من المزايا، إلا أن تطبيقها يجلب العديد من العقبات. وللتغلب على هذه التحديات، من الضروري التعاون بين جميع الأطراف المعنية، مثل منظمات البناء ومقدمي التكنولوجيا والمنظمين وصناع القرار. بالإضافة إلى ذلك، فإن الإعداد الشامل والتحكم القوي في المشروع والمراقبة والمراجعة المستمرة ضرورية لضمان الاستخدام الناجح للتوائم الرقمية في صناعة الإنشاءات.

تعمل تقنية التوأم الرقمي على تعزيز التصميم والسلامة والاستدامة من خلال المحاكاة الافتراضية. تتيح نمذجة معلومات البناء التعاون وتحليل التصميم وتقييمات التعديل التحديثي وتخطيط السلامة. توفر الأنظمة المستندة إلى السحابة تخزين بيانات قابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة، والوصول في الوقت الحقيقي، والتحليلات لتحسين نتائج المشروع. تعمل هذه التقنيات على تعزيز التكامل والتعاون ومشاركة المعرفة بين أصحاب المصلحة، مما يؤدي إلى تعزيز التواصل والإنتاجية والقدرة التنافسية مع التغلب على مقاومة التغيير. يمكن أن يؤدي اعتمادها على نطاق واسع إلى تطوير البنية التحتية المستدامة وإفادة المجتمع.

يمكن للمشاريع العملاقة مثل مشروع نيوم وشبكة النقل العابرة لأوروبا (TEN-T) وممر دلهي – مومباي الصناعي (DMIC) والعديد من المشاريع الأخرى، والتي تعد تطورات تحويلية واسعة النطاق، أن تشجع على استخدام حلول مثل التوأمة الرقمية في صناعة البناء والتشييد بعدة طرق، بما في ذلك إثبات صحة المفهوم واعتماد التكنولوجيا والاستثمار والتعاون ومشاركة أصحاب المصلحة والابتكار والبحث والتطوير وتبادل المعرفة ومعايير الصناعة والإرث والفوائد طويلة الأجل.

يمكن أن يكون استخدام التوائم الرقمية ونمذجة معلومات البناء ونمذجة معلومات المباني وأنظمة إدارة المعلومات القائمة على السحابة في قطاع الإنشاءات مدفوعاً بمشاريع جيجا. فهي توفر منصة لعرض الفوائد، وتشجيع تبني التكنولوجيا، وتعزيز التعاون، والنهوض بالابتكار، ووضع معايير الصناعة. يمكن للدروس المستفادة من هذه المشاريع أن تحفز اعتماد التوائم الرقمية ودمجها على نطاق أوسع عبر مجموعة واسعة من مشاريع البناء.

نبذة عن الكاتب