¿Cómo la NASA mapeó y modeló su Gemelo Digital en Langley?


por Patrick Wallis

Durante casi 30 años, un equipo dedicado de tecnólogos trabajó para construir el sistema de información geográfica (SIG) del centro para ayudar a administrar las operaciones y el mantenimiento. Crearon un mapa detallado de todo el centro, que incluye el interior y el exterior de las más de 200 instalaciones. Las aplicaciones a medida usan el mapa como telón de fondo para todo, desde el mantenimiento diario y la seguridad hasta la prevención de inundaciones y la sostenibilidad.

"Tenemos 300 aplicaciones curadas, y las aplicaciones obtienen más de cinco millones de visitas al año de más de 3.500 usuarios", dijo Brad Ball, líder del equipo GIS.

Precisión antes de la adopción

El equipo de SIG ha tomado el concepto de crear un gemelo digital del centro para el corazón. Miden y recopilan datos de forma precisa, incluidos detalles intrincados de servicios subterráneos. En un centro lleno de ingenieros, esta debida diligencia precedió a una amplia adopción.

"Examinamos todas nuestras características visibles, todas nuestras utilidades, todas nuestras carreteras, y luego respaldamos eso con fotografías aéreas de alta resolución. Podemos comparar el mapa con la foto aérea y se alinean exactamente donde están las cosas ", dijo Ball.

Una vez que el equipo GIS de Langley estableció confianza en la precisión y precisión de sus mapas y datos, las llamadas a soluciones comenzaron a llegar desde otros departamentos.

"Empezamos a tener personas que se acercan a nosotros para obtener datos que respalden las decisiones específicas de las instalaciones", dijo Ball. "A veces teníamos que arremangarnos e ir a buscar los datos, pero luego los datos se mantenían porque la gente los utiliza para respaldar su próxima decisión y la siguiente".

El equipo SIG ahora es compatible con todas las ramas de operaciones en el centro. La oficina de ReVITALization, que supervisa una estrategia de 20 años para la deconstrucción de las estructuras de envejecimiento y la construcción de instalaciones de última generación, utiliza las aplicaciones más. Ellos regularmente interactúan con 48 aplicaciones que se ocupan de la gestión del espacio, la gestión de bienes inmuebles y las funciones de planificación.

El amplio uso de mapas y aplicaciones para entregar información basada en la ubicación mueve a Langley a la vanguardia de la administración de instalaciones basada en SIG.

Locator app
 
Mapas Espaciales en 3D

El esfuerzo de mapeo interior comenzó con la necesidad de asignar de manera más eficiente el espacio dentro y fuera de los edificios del campus. Primero, el equipo digitalizó planos de planta en papel. A continuación, desarrollaron algoritmos de optimización para ponderar las necesidades de las instalaciones para cada departamento.

En 2004, el equipo de SIG creó una herramienta de asignación de espacio que fue la primera de su tipo. Langley usó la herramienta en su programa Reduce the Footprint, que ajustaba el tamaño promedio de la oficina de 190 a 125 pies cuadrados por persona. La herramienta de asignación de espacio ayudó a tomar decisiones difíciles sobre cómo hacer malabarismos con las ubicaciones de más de 3.000 personas específicas. Las consideraciones incluyen la cantidad de espacio requerido, proximidad y sinergia a varios laboratorios e instalaciones de investigación, servicios de agua y energía disponibles, seguridad del edificio, la proximidad del personal clave, la necesidad de nuevas construcciones y el costo de cada escenario para fines de comparación.

"Recientemente agregamos el inventario de ascensores y escaleras a nuestras herramientas de enrutamiento y este detalle se incorporará a la herramienta de asignación de espacio de próxima generación que está en desarrollo", dijo Ball. "En lugar de mover a todos a un piso para lograr la sinergia deseada, el personal puede simplemente subir los escalones. Esto ahorrará una gran cantidad de gastos, y probablemente también sea bueno para sus corazones".

Langley logró sus objetivos de reubicación para Reducir la huella, en el tiempo y dentro del presupuesto utilizando la herramienta de asignación de espacio. Los equipos continúan confiando en la herramienta para acelerar la asignación de espacio y evitar el politiqueo habitual.

El siguiente paso para el mapeo interior movió planos de planta de mejor calidad desde dibujos en papel hasta precisión absoluta mediante escaneo láser. Los escaneos informaron a los modelos interiores en 3D usando el software Building Information Modeling. Ahora, el personal de Langley comienza cada proyecto de construcción en 3D en lugar de dibujos en 2D.

"Todavía tenemos gente de la vieja escuela que tiene que tener un dibujo en papel enrollado", dijo Ball. "Entonces, tenemos que cambiar esa forma de pensar a medida que avanzamos".

Seguridad pública

Los modelos 3D informan muchas aplicaciones livianas, como la aplicación Locator que guía al personal de mantenimiento hacia la pieza correcta de equipo. Están trabajando para expandir la funcionalidad de la aplicación al agregar enrutamiento multimodal para navegar de manera segura por el personal en las carreteras, caminos y pasillos, ya sea en automóvil, carro eléctrico, bicicleta oa pie.

"Guiará a nuestro personal de mantenimiento a las salas de equipos, pero no dirigirá a nuestros científicos o personal de administración cerca de maquinaria peligrosa con la que no están familiarizados", dijo Ball.

El mapa incluye la ubicación 3D precisa de extintores y desfibriladores externos automáticos para ayudar al personal de respuesta a emergencias. Muestra detalles de todas las escaleras, pasarelas, mezzanines, cerraduras, cajas fuertes e infraestructura crítica. Después de un accidente reciente, el modelo 3D informó una investigación sin interrumpir los experimentos vitales.

Análisis de impacto de inundación

Flood impact analysis
Dada la ubicación baja de Langley, al lado del Back River en la bahía de Chesapeake, el centro confía regularmente en GIS para realizar análisis de impacto de inundación y escenarios de preparación para eventos climáticos.
"Hace años, echamos un vistazo a las actualizaciones de las elevaciones de las mareas y pensamos que teníamos mal nuestro mapa y nuestras mediciones", dijo Ball. "Fue entonces cuando descubrimos que el cambio en el nivel del mar era real, y ajustamos nuestra perspectiva".

Una nueva comprensión de la vulnerabilidad a las inundaciones del centro dio lugar a una serie de aplicaciones que tienen en cuenta la elevación de las instalaciones. Las pautas de planificación de todo el centro requieren una elevación lo suficientemente alta para los edificios nuevos. Y, el personal examinó las elevaciones de los edificios existentes, así como la infraestructura para asegurarse de que los programas críticos de la NASA se mantengan fuera de peligro.

La vulnerabilidad también fomenta la vigilancia. La NASA toma medidas en tiempo real de la altura de la marea y la altura de la tierra. Si la respuesta a una inundación requiere sacos de arena, el modelo 3D calcula cuántos se necesitan para cada puerta.

"Estamos trabajando en la migración de varios proyectos y programas de la NASA a instalaciones más seguras", dijo Ball. "Mientras tanto, estamos implementando estrategias de mitigación como represas en puertas".

Langley compartió la tecnología con la sede de la NASA para un enfoque estandarizado de predicción de mareas de tempestad en todos los centros. Otros adoptados de la herramienta incluyen el Centro Espacial Johnson, la Base adyacente de la Fuerza Aérea Langley y un municipio local. Cada uno informó una mayor comprensión de los riesgos de inundación y depende de la herramienta para la planificación de mitigación de riesgos.

Mantenimiento y Operaciones

Años de recopilación de datos detallados están dando sus frutos sin entradas que no se utilicen. La visión detallada de Langley de la información de las instalaciones respalda la licitación competitiva para el mantenimiento y las operaciones. Esto garantiza la transparencia al presentar los contratos y reduce el relleno del contrato, lo que permite ahorrar dinero al centro.
"Sabemos exactamente cuántos pies cuadrados de alfombras y linóleo van a limpiar, y cuántos cuartos de baño y lavabos", dijo Ball. "También sabemos cuántos acres de hierba de diferentes tipos y cuántos pies lineales de bordes se producen alrededor de carreteras, edificios y cercas. Esto reduce el riesgo para nosotros y nuestros contratistas, porque todo está en blanco y negro".
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