https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42431
metadata.dc.type: | Tese |
Title: | Digital twin system for managing and controlling physical resources during construction activities: application in the concrete walls constructive system |
metadata.dc.creator: | Araújo, Caroline Silva |
metadata.dc.contributor.advisor1: | Costa, Dayana Bastos |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Ferreira, Emerson de Andrade Marques |
metadata.dc.contributor.advisor-co2: | Corrêa, Fabiano Rogerio |
metadata.dc.contributor.referee1: | Costa, Dayana Bastos |
metadata.dc.contributor.referee2: | Ferreira, Emerson de Andrade Marques |
metadata.dc.contributor.referee3: | Corrêa, Fabiano Rogério |
metadata.dc.contributor.referee4: | Melo, Reymard Sávio Sampaio de |
metadata.dc.contributor.referee5: | Scheer, Sérgio |
metadata.dc.description.resumo: | Os Gêmeos Digitais operam com base em princípios chave que podem ser resumidos como a integração de mundos físico e virtual em fluxos de dados bidirecionais e atualizados dinamicamente, proporcionando conceituação, comparação e colaboração com base em tecnologias avançadas existentes para resolver problemas específicos e gerar valor. Com base nesses princípios, os Gêmeos Digitais podem efetivamente enfrentar desafios cruciais da indústria da construção, como a baixa produtividade e a baixa qualidade comumente observadas em canteiros de obras. O principal objetivo deste estudo é propor e desenvolver um sistema de Gêmeos Digitais integrado para aprimorar o gerenciamento e o controle de recursos físicos (pessoal, equipamentos e materiais) durante as atividades de construção. O sistema foca na qualidade e na produtividade do sistema construtivo de paredes de concreto e é denominado Smart Twins 5.0. Os objetivos específicos são: (a) propor requisitos conceituais, técnicos e tecnológicos para projetar o sistema integrado utilizando tecnologias digitais para gerenciar e controlar as atividades de construção, considerando os princípios dos Gêmeos Digitais; (b) propor componentes de simulação para o sistema integrado para gerenciar e controlar as atividades de construção, considerando os princípios dos Gêmeos Digitais; e (c) propor requisitos práticos para a implementação e o uso do Gêmeo Digital para gerenciar e controlar as atividades de construção. A estratégia de pesquisa para conduzir o estudo é Design Science Research (DSR), que inclui as seguintes etapas: (a) Conscientização – realização de uma revisão bibliográfica para explorar o problema de pesquisa e investigar os problemas práticos por meio de uma implementação piloto; (b) Sugestão – proposição dos três artefatos: um modelo conceitual para Digital Twins, um modelo computacional para simulação do comportamento dos trabalhadores no local e o sistema integrado Smart Twins 5.0, que incorpora os outros; (c) Desenvolvimento – instanciação de versões operacionais das propostas e definição de uma estratégia para implementação no mundo real em canteiros de obras; (d) Avaliação – mensuração do desempenho do sistema com base em construtos predefinidos; e (e) Conclusão – discussão dos resultados e trabalhos futuros, considerações finais e disseminação dos resultados. Os principais resultados incluem a proposta de um modelo conceitual para qualquer Gêmeo Digital para atividades de construção, um modelo computacional que representa um esforço original para simular o comportamento de trabalhadores usando Modelos Baseados em Agentes (ABM) e Eventos Discretos (DE) como componentes de um Gêmeo Digital, e o sistema integrado Smart Twins 5.0, que preencheu as lacunas entre a teoria e a prática de Gêmeos Digitais no nível operacional do canteiro de obras para aprimorar a tomada de decisões dos gestores durante as fases de construção, promovendo melhorias de qualidade e produtividade. As principais contribuições incluem discussões sobre os artefatos e os modelos e métodos que se alinham aos objetivos e requisitos do estudo, avançando no conhecimento sobre sistemas de Gêmeos Digitais para a indústria da construção. Além disso, o sistema foi projetado para aprimorar o fluxo de informações sobre gestão e controle de recursos físicos na obra. |
Abstract: | Digital Twins operate on key principles that can be summarized as integrating physical and virtual worlds into bidirectional and dynamically updated data flows, providing conceptualization, comparison, and collaboration based on existing advanced technologies to solve specific problems and realize value. Based on these principles, Digital Twins can effectively address key challenges in the construction industry, such as low productivity and quality commonly observed on construction sites. The main objective of this study is to propose and develop an integrated Digital Twin system to improve the management and control of physical resources (personnel, equipment, and materials) during construction activities in construction projects. The system focuses on the quality and productivity of the concrete wall constructive system and is called Smart Twins 5.0. The specific objectives are: (a) propose conceptual, technical, and technological requirements to design the integrated system using digital technologies to manage and control construction activities, considering the Digital Twins principles; (b) propose simulation components for the integrated system to manage and control construction activities, considering the Digital Twins principles; and (c) propose practical requirements for implementing and using Digital Twin to manage and control construction activities. The research strategy to conduct the study is Design Science Research (DSR), which includes the following steps: (a) Awareness – conducting a literature review to explore the research problem and investigating the practical problems through a pilot implementation; (b) Suggestion – proposing the three artifacts: a conceptual model for Digital Twins, a computational model for simulating workers' behavior on-site, and the integrated system called Smart Twins 5.0, which incorporates the others; (c) Development – instantiating operational versions of the proposals and defining a strategy for real-world implementation on construction sites; (d) Evaluation – measuring system performance based on predefined constructs; and (e) Conclusion – discussion of results and future work, final considerations, and dissemination of results. The key results include the proposal of a conceptual model for any Digital Twins for construction activities, a computational model that represents an original effort to simulate workers' behavior using Agent-based Model (ABM) and Discrete Event (DE) as components of a Digital Twin, and the integrated system Smart Twins 5.0, which bridged the gaps between Digital Twins theory and practice at the operational level of construction sites to enhance managers' decision-making during the construction phases, promoting quality and productivity improvements. The key contributions include discussions on artifacts, models, and methods that align with the objectives and requirements of the study, thereby advancing knowledge in Digital Twin systems for the construction industry. The final system is designed to improve the information flow regarding the on-site management and control of physical resources. |
Keywords: | Gêmeos Digitais Gestão e Controle Recursos Físicos Canteiros de Obras |
metadata.dc.subject.cnpq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL |
metadata.dc.language: | eng |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal da Bahia |
metadata.dc.publisher.initials: | UFBA |
metadata.dc.publisher.department: | Escola Politécnica |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PPEC) |
metadata.dc.rights: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42431 |
Issue Date: | 9-May- 5 |
Appears in Collections: | Tese (PPEC) |
File | Description | Size | Format | |
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