Smartflow mahdollistaa digitaalisen kaksosen

Rautateiden ja teiden infrastruktuuritieto on tärkeää monille osapuolille. Näitä voivat olla esimerkiksi toimintaan ja kunnossapitoon liittyvät tiedot, jälleenrakennustöiden suunnittelutiedot, karttatuotanto, navigointi ja liikenteenohjaus. Tietojen on aina oltava ajan tasalla, tarkkoja ja täydellisiä, jotta niistä olisi hyötyä. Nykyään termiä "Digital Twin" käytetään usein kuvaamaan tietoja rekistereissä, joihin ne tallennetaan.

Infrastruktuurin rakennusprojektien aikana syntyy suuri määrä tietoa, usein tietomallien muodossa. Olemassa olevien laitteiden manuaalinen tai automatisoitu inventointi lisää jo ennestään valtavia tietomääriä olemassa oleviin tietueisiin. Nämä tiedot jäävät usein käyttämättä muissa tietokannoissa, vaikka niillä voisi olla tärkeä rooli myös muilla liiketoiminnan osa-alueilla.

SmartFlow-projekti

Syyskuun 2020 ja joulukuun 2021 välisenä aikana Triona johti SmartFlow-projektia yhdessä sidosryhmien, Ruotsin väyläviraston (Trafikverket) ja Norjan väyläviraston (Statens Vegvesen) kanssa. Hankkeen rahoittivat Vinnova ja InfraSweden ja siihen osallistui myös Trimblen ja Rambollin asiantuntijoita.

Hankkeen lähestymistapana oli kehittää ratkaisu – SmartFlow Server – vakiintuneiden kansainvälisten standardien pohjalta. SmartFlow mahdollistaa tiedon muuntamisen infrastruktuuriprojekteista ja olemassa olevasta omaisuusinventaariosta eri tahojen ja eri tarkoituksiin käytettäväksi tiedoksi. Tuloksena on Digital Twin, jossa on väyläverkkoihin ja niiden omaisuuteen liittyviä tietoja. Yllä oleva kuva esittää pääasiallista tietovirtaa SmartFlowissa. Yleisesti käytetyt, sekä kansainvälisesti sovitut, että tosiasialliset liiketoimintastandardit ovat edellytys tehokkaalle integraatiolle ja tiedonvaihdolle eri tietojärjestelmien ja SmartFlow’n kanssa vuorovaikutuksessa olevien toimijoiden välillä  Osapuolina ovat esimerkiksi infrastruktuurin omistajat kuten väylänpitäjät ja kunnat, alihankkijat, konsultit tai muut rakentamisen, käytön ja kunnossapidon tahot.

Standardit mahdollistavat tehokkaamman integroinnin

Tärkeimmät käytetyt standardit olivat World Wide Web Consortiumin (W3C) Linked Data - ja Semantic Web -standardit, jotka mahdollistavat tehokkaan integroinnin eri järjestelmien välillä. Nämä standardit on tuotettu helpottamaan syntaktista ja semanttista yhteentoimivuutta tai tietokonejärjestelmien kykyä vaihtaa tietoja, joilla on yksiselitteinen, yhteinen merkitys. BIM-malleissa ja varastotiedoissa käytetään IFC-standardia ISO 16739-1:2018. DCAT-standardia, jonka laajennus on GeoDCAT  käytetään maantieteellisten metatietojen esittämiseen.

Teknisen ratkaisun todentamiseksi projektissa määriteltiin joukko testitapauksia yhdessä Trafikverketin ja Statens vegvesenin kanssa, esim. tiedot silloista, rummuista, törmäysesteistä ja valaisinpylväistä jne. Ruotsalaisissa testitapauksissa CoClass- luokitusjärjestelmää käytettiin myös tapana yhtenäistää testitapauksissa esiintyviä erilaisia käsitteellisiä malleja. Norjan testitapauksissa yleisenä mallina käytettiin ensisijaisesti Nasjonal Vegdatabankin tietoluetteloa.

Tekninen ratkaisu

Tekninen ratkaisu kehitettiin verkko- ja palvelinalustaksi käyttäen C#/Microsoft.NETiä ja Open Source .NET Librarya dotNetRDF

W3C-standardien mukaisia datan ja metatietojen käytön, käsittelyn ja tallentamisen toimintoja hallinnoi GraphDB-graafitietokanta. Muita tärkeitä ratkaisukomponentteja olivat Trimblen BIM-Viewer tietomallien 3D-visualisointiin ja ThinkGeo karttavisualisointiin.

Sovellus toimii Microsoft Azure Cloud -palveluna.

Arvokkaita tuloksia

Projekti on osoittanut, että SmartFlow'n kaltainen ratkaisu voi tuoda paljon lisäarvoa. Kehitys on nopeaa sekä tietomallin että olemassa olevien tilojen inventoinnin suhteen, esimerkiksi tekoälyn avulla. Infrastruktuurin omistajat hallitsevat usein tietoja useissa "siilojärjestelmissä", jotka ovat erikoistuneet eri alueille ja käytetyt tietorakenteet ja -konseptit ovat jokaiselle järjestelmälle ainutlaatuisia. Perinteisesti tiedonvaihto näihin siilojärjestelmiin ja niistä on toteutettu räätälöityjen ratkaisujen avulla.

W3C:n linkitetty data ja semanttinen verkko tarjoavat loistavat mahdollisuudet hallita näitä tietovirtoja yleisellä tasolla (eli juuri siihen, mihin teknologiat on suunniteltu):

• SmartFlow toimii hyvin erilaisten standardien, sanastojen ja rakenteiden/tietomallien väliseen automatisoituun muunnoksiin eli muunnoksiin eri tietorakenteiden välillä, esimerkiksi IFC:n ja hallintajärjestelmän sisäisten rakenteiden välillä. Tämä voi koskea esimerkiksi käyttöä ja kunnossapitoa, liikennetiedotusta ja liikenteenhallintaa jne.
• SmartFlow mahdollistaa käsitteiden ja käsitteellisten suhteiden ensisijaisen määrittelyn missä domain-tieto sijaitsee, eli liiketoiminnassa, sen sijaan että se olisi "piilotettu" erilaisiin tietosiilojärjestelmiin.
• BIM-standardeja tarvitaan, jotta infrastruktuuriprojekteista saatavaa dataa voidaan tehokkaasti omaksua.

Tämä tarjoaa edellytykset yhteisten tietolähteiden (perusdatan) luomiselle ja työskentelylle tehokkaalla ja laadukkaalla tavalla infrastruktuurin koko elinkaaren ajan.

Whitebook for Linked Open Data (LOD) kuvaa ruotsiksi W3C-teknologian perustaa ja etuja Linked Data/Semantic Webille.

SmartFlow-projektin tulos on dokumentoitu yksityiskohtaisesti loppuraportissa Infrasweden verkkosivuilla.

Tie eteenpäin

Sekä Trafikverket että Statens Vegvesen ovat päättäneet jatkaa työskentelyä SmartFlow'n tulosten parissa. Heidän tavoitteenaan on suorittaa lisätestejä, lisätä asteittain tietoisuutta ja käsitystä standardeista sekä teknologioista omissa organisaatioissaan ja aloittaa tämän tyyppisen ratkaisun käyttöönotto tiedonvaihtoon omissa organisaatioissaan. Lyhyellä aikavälillä päätettiin ottaa käyttöön seuraavia aloitteita:

• Trafikverket jatkaa työskentelyä teknologioiden ja ratkaisujen parissa useilla eri osa-alueilla, mukaan lukien IFC-standardin mukaiset toimitusvaatimukset, joissa tiedot siirretään useisiin erilaisiin tietojärjestelmiin teistä, rautateistä, siltarakenteista, asennuksista, jne.
• Statens Vegvesen työskentelee Proof-of-Conceptin parissa nimeltä ”Felle's infrastruktur for data omforming”, joka kattaa valtakunnallisen tiestötietokannan tietotoimitusten yleisen hallinnan.

Projektiin liittyviä linkkejä:

• Vinnova
• Infrasweden