Options for and Challenges of Employing Digital Twins in Construction Management

Abstract

The notions of smart construction and smart or digital cities include many modern concepts that are advocated today, especially in countries with advanced economies, and depend on using information technology and the Internet of Things as a basis to automate processes and activate digital systems to manage activities and services related to the operation of buildings and urban structures. In light of the spread of digital technology and modern managerial approaches, the concept of a digital twin is being used on a large scale with the current trend and direction to digitalize activities providing many economic, social and technical advantages. A digital twin is a system in which a virtual representation of a real entity or physical system is used continuously by being fed with data and deriving outputs in the form of decisions and actions that are generated through the processes of machine learning, simulation, development and lifecycle management. This study aims to review the literature on construction project management through the lens of digital twins and ways to use them in the field to improve operational results. The authors propose a framework for analyzing and supervising the development of digital twins that uses three main stages: the commonly encountered Building Information Modeling (BIM); the existing monitoring and actuation digital twins; and an envisioned third stage that makes use of artificial intelligence, complex visualization instruments and advanced controls with the capability to exact change within a construction project on the building site.

Overview of Emerging Technologies for Improving the Performance of Heavy-Duty Construction Machines

“…Production management system support (PMSS) can be designed by creating a DT-based Installer Base Management System (IBMS) that aids in data structure and machine management [18]. Construction projects are characterized by several overlapping and concurrent tasks and processes, which can increase the likelihood of error, as well as cost of time and potential losses [29]. Real-time sensor data is therefore highly beneficial for the virtual solution [118].…”

“…The infrastructure required to attain high degree of performance has not been achieved yet. Precision, accuracy, collection of data, and synchronization are important for a reliable simulation [29]. Therefore, real-time communication, sophistication, precision, connectivity, and architectural foundation are challenges that must be overcome before DTs can be used in practice [28].…”

Digital Twins in the Automotive Industry: The Road toward Physical-Digital Convergence

“…Combined with the Internet of Things, it can increase the efficient design of a smart city. This can be achieved by reinforcing its financial indicators, improving its management resources, and reducing the environmental impact of each citizen [32][33][34][35]…”

Методи Та Технології Розроблення Цифрових Двійників Для Гарантоздатних Систем Індустріального Інтернету Речей

“…В багатьох роботах пропонується поєднати у єдину систему управління сам проєкт, а також оцінювання й контролю якості. Так, згідно з роботами, розглянутими в [33], ЦД можуть покращити планування будівельних проектів, здатність швидко вирішувати конкретні потреби та проблеми, такі як фактори вібрації, коливання температури, прогнозувати поведінку у несподіваних подій, допомагати менеджерам у прийнятті рішень та контролі у ході будівництва та експлуатації або зменшити ризики. В роботі [32] автори досліджують застосовність, сумісність та інтегрованість адаптованої моделі когнітивного ЦД для управління життєвим циклом будівлі.…”

“…В роботі [32] автори досліджують застосовність, сумісність та інтегрованість адаптованої моделі когнітивного ЦД для управління життєвим циклом будівлі. В іншій пов'язаній роботі розглядається література з управління будівельними проєктами через призму ЦД [33]. Автори пропонують триетапну структуру для аналізу та контролю за розвитком ЦД у будівельному секторі.…”