Rapport 2017-02470

Bilaga

Omvärld

3D INFRASTRUKTUR- OCH ÖVERSIKTSPLANER

3

Innehållsförteckning

1 GLOBALA TRENDER OCH PERSPEKTIV 4

2 DIGITALISERING OCH DIGITAL TWIN CITY 6

3 INTERNATIONELLA INITIATIV 9

4

1 Globala trender och perspektiv

Megatrenderna styr samhällsutvecklingen på global nivå. Industrialismen, som var en tidig megatrend, har gett oss den moderna världen med ny teknik och kunskap som skapade bättre levnadsförutsättningar och längre liv. Industrialiseringen ledde till möjliggörandet av en snabb globalisering. Den orsakade också en effektivisering av lantbruket som ledde till en snabb urbanisering som fortfarande är accelererande. En av teknikens under som uppfanns är datorn och med den digitaliseringen som har en potential att bli vårt nästa evolutionssprång via AI och robotisering.

Globala trender är inget som kan undvikas, de kommer att hända. Trenderna har gett en del av världen enorma fördelar och ett gott liv men har även skapat problem. Industrialism och globaliseringens framfart de senaste två hundra åren har orsakat en miljö- och klimatsituation som vi akut måste förhålla oss till och som all sorts framtidsplanering måste beakta.

Agenda 2030 identifierar problematiken i världen och blir den styrande ledstjärnan för alla länders och städers framtida planerande och agerande. Regeringen har gjort upp en handlingsplan (2018)1 och Agenda2030-delegationen har kommit med förslag till genomförande (mars 2019)2.

Urbaniseringen är en effekt av människors och företags önskan till överlevnad, inkomster och effektivare handel. 3.

1 https://www.regeringen.se/rapporter/2018/06/handlingsplan-agenda-2030/ 2 https://agenda2030delegationen.se/ 3 https://morphocode.com/global-trends-urbanisation/

5

Stora och megastora städer byggdes ofta upp under industrialismens begynnelse och många lider idag av en underhållsskuld vad gäller infrastruktur, fastigheter och utemiljöer.

Den demografiska trenden med att allt fler lever allt längre innebär utmaningar på många plan men den äldre generationen blir samtidigt allt friskare och antalet arbetsföra äldre kommer att stadigt öka.

Sättet på hur vi transporterade oss och gods förändrades drastiskt i 1900-talets början. Från häst och vagn till bil och cykel. De framväxande städernas strukturer anpassades i hög grad till en tänkt ökande bilanvändning. Transporter står nu år 2020 igen inför ett omvälvande skede (se EU-rapporten om elektrifiering4) om målen i Parisavtalen5 och EU-kraven på 37,5% minskad CO2-utsläpp ska gälla. Transportfordon och krav på infrastrukturen i staden kommer att vara helt annorlunda 2030.

Energiproduktionen står också inför en omvälvande framtid, där sol och vind ersätter traditionella energiformer. Stadens ytor kommer att vara en viktig del i totala energiproduktionen. En underhållande sammanfattning av den disruptiva framtiden av transport och energi ges av Tony Seba6 se Clean Disruption.

Denna enormt komplicerade problematik, med både hot och möjligheter, tillsammans med planering av både nytt boende och modernare infrastruktur skapar ett näst intill oöverstigligt och integrerat problemkomplex.

Digitaliseringen, och alla nya trender i dess fotspår, som AI, Machine Learning, Deep Learning, IoT, 5G, Cloud and Edge Computing, Virtual and Augmented Reality samt Blockchains utvecklas alla explosionsartat just nu och spås bli nya viktiga pusselbitar för att tackla problemkomplexet.

4 https://ec.europa.eu/newsroom/horizon2020/document.cfm?doc_id=46368 5 https://www.regeringen.se/regeringens-politik/parisavtalet/ 6 https://tonyseba.com/portfolio-item/clean-disruption-of-energy-transportation/

6

Dessa pusselbitar ingår alla i de nya koncepten Digital Twin City och Smart Cities som är på frammarsch över hela världen. Långsiktig och agil översiktlig planering har en stor roll att spela här.

2 Digitalisering och Digital Twin City

Samhällsutvecklingen globalt är nu på väg att ta nästa steg på digitaliseringstrappan. Digitala och intelligenta data för styrning och planering står i fokus och går hand i hand med att kunna tillgängliggöra öppna och säkert delade data, kunna dela design, kunna säkerställa ursprung och kvalitet, kunna utnyttja avancerade molntjänster, kunna monitorera med IoT samt att kunna nyttja nya tillämpningar för analys och simulering med stöd av AI och Machine Learning.

Konceptet Digital Twin City erbjuder en lösning för att kunna ta detta steg. Stadens digitala tvilling har varit ett hett ämne på konferenser om geodata och Smarta städer sedan 2017, från att tidigare knappt nämnts alls. Konceptet Smart Cities har funnits en något längre tid och är starkt förknippat med e-governance och IoT.

Visionen om Digital Twin City sätter ett nyttigt fokus på att system och data måste vara interoperabla för att få ut mest möjliga effekt av alla system.

Konceptet Digital Twin kommer ursprungligen från NASA7 som nämnde det redan 2002:

"The ultimate vision for the digital twin is to create, test and build our equipment in a virtual environment. Only when we get it to where it performs to our requirements do we physically manufacture it. We then want that physical build to tie back to its digital twin through sensors so that the digital twin contains all the information that we could have by inspecting the physical build."

Fritt översatt och anpassat till samhällsbyggnadsprocessen:

“Visionen om den digitala tvillingen är att skapa, testa och bygga allt i en virtuell miljö. Bara när vi är nöjda med resultatet, att det lever upp till våra mål, ska vi bygga den fysiska miljön. Via sensorer ska sedan den byggda miljön knytas tillbaka till den digitala tvillingen så att all information om den kan återfinnas där som underlag för fortsatta förbättringar.”

Det fundamentala i koncepten är att alla ingående data och system är uppdaterade och interoperabla under hela objektets livstid. Hela eller delar av tvillingen är tillgänglig och beroende på betraktarens roll. Modellen visualiseras realistiskt eller abstrakt

7 https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120008178.pdf

7

beroende på betraktarens önskemål, och i den virtuella miljö betraktaren önskar, och interaktivt med andra användare oberoende fysisk plats.

Digital Twin var med på Gartners trendspaningslista 2017 och 20188 och anses nu 2019 vara ett faktum för framtiden. Det har spridit sig snabbt inom industrin och är en viktig del i konceptet Industri 4.09.

Vad som egentligen inkluderas i begreppet stadens digitala tvilling och vilka tjänster den erbjuder är under utveckling och kommer så att förbli en lång tid framöver. Det finns ingen universell eller nationell definition eller mall. I dagsläget är det viktiga att begreppet enar alla aktörer om en gemensam vision om stadens och nationens digitala tvilling

Liksom i det ursprungliga konceptet är det tillgång till tvärsektoriell data och interoperabilitet mellan olika system vid planering, genomförande och drift som kan ge en oerhörd effektivisering av alla verksamheter och skapar en plattform för avancerad simulering av planerade åtgärders inverkan på staden, dess verksamheter och invånare.

I ursprungsdefinitionen av Digital Twin ingår alla dess funktioner, dvs informationsutbytet och påverkansformer (tillämpningar) som kända delar tillsammans med dess konstruktion och utrustning. I en Digital Twin City så kommer inte alla tillämpningar att vara kända på förhand. En öppen tillgång till data kommer att föda många nya tillämpningar.

I konceptet Digital Twin läggs det stor vikt vid visualisering, både i 3D och i grafer. Det samma gäller för konceptet Digital Twin City, men här måste man lämna öppet för många fler visualiseringsformer som exempelvis Virtual Reality, Augmented Reality och Mixed Reality (VR, AR och MR).

Trenden sprider sig snabbt och många världsstäder har kommit långt som exempelvis Singapore, Dubai, Toronto, Paris, Rotterdam och Helsingfors. I Sverige har också ett tiotal kommuner påbörjat arbetet med att skapa grunderna för en digital tvilling.

Även små städer ser en fördel med att kunna effektivisera sin verksamhet med ett gemensamt perspektiv i staden för en digital tvilling. De både deltar i forskningsprojekt och arbetar praktiskt med uppbyggandet.

År 2020 startar ett nytt kunskapscentra, Digital Twin City Centre, koordinerat av Chalmers Tekniska Högskola tillsammans med 28 andra parter från näringsliv, kommuner och akademi. Centrat kommer att verka för att skapa öppna plattformar och öka kunskapen runt tillämpningar av en digital tvilling av staden10.

8 https://www.gartner.com/smarterwithgartner/gartner-top-10-strategic-technology-trends-for-2018/

9 https://www.nyteknik.se/sponsrad/digital-tvilling-grunden-i-nasta-generations-tillverkningsindustri-6871652 10 https://www.chalmers.se/sv/institutioner/ace/nyheter/Sidor/satsning-på-digitala-tvillingar-ska-revolutionera-stadsutvecklingen.aspx

8

Införandet av BIM i anläggnings- och samhällsbyggnadsbranchen har pågått i över ett decennium och man har kommit en bit på vägen. Det finns dock kritik för att det går för långsamt och inte ger den nytta för slutkund som man förutspått11.

Digital Tvilling riskerar att gå samma väg om man inte fokuserar på nyttorna. BIM har haft svårt att nyttjas efter design och byggskedet. Staden och andra underhållsmyndigheter får aldrig sin CIM (City Information Model) och de har idag heller inte någon process för det. Aggregering framåt i värdekedjan och anpassning av data måste till. Genom ett helhetstänk som digital tvilling kommer BIM att få en mening – alla måste tänka BIM, dvs vårda sina digitala data och kunna tillgängliggöra dem.

11 https://fastighetsnytt.se/2019/10/bimbluffen/

9

3 Internationella initiativ Storbritannien gör stora insatser för att skapa ett nationellt sammanhållen digital infrastruktur, en National Digital Twin. De har skapat National Infrastructure Commission, NIC12, som skall de råda regeringen om nödvändiga insatser för att hålla nationen konkurrenskraftig och ge ökad kvaliteten för invånarna. NIC kan i en del jämföras med Sveriges Digitaliseringsråd. NIC har försökt skapa en samsyn av vikten av digitala data i sin tunga rapport Data for the Public Good13 - som säger i sin sammanfattning att:

“Collecting the right data; setting standards for data; and sharing that data securely. These actions can improve services whilst saving

society billions of pounds”

Det finns redovisade siffror om på vad man skall tjäna dessa enorma samhälls- och miljövinster. Kommission har också gjort rekommendationer för hur detta skall genomföras i tre övergripande steg; Att skapa en ramverk för hur man skall kunna dela data på ett säkert sätt, att starta ett pilotprojekt för att utveckla tjänster och tillämpningar av en digital tvilling, och en organisation för att koordinera digitala tvillingar.

NIC trestegsrekommendation

I enlighet med rekommendationen har man skapat Centre for the Built Britain (cdbb) och en Digital Framework Task Group(DTFG) som gett ut var sin rapport: The Gemini Principles (National Digital twin)14 respektive The Roadmap to the Information Management Framework for the Built Environment (the Framework)15. De beskriver nio principer på vilka en digital tvilling skall grundas som grupperas under huvudrubrikerna Purposeful, Trustworthy and Functional samt en RoadMap för att

12 https://en.wikipedia.org/wiki/National_Infrastructure_Commission

13 https://www.nic.org.uk/wp-content/uploads/Data-for-the-Public-Good-NIC-Report.pdf 14 https://www.cdbb.cam.ac.uk/system/files/documents/TheGeminiPrinciples.pdf 15 https://www.cdbb.cam.ac.uk/system/files/documents/DFTGRoadmap.pdf

10

skapa ramverk for informationshantering. De kommer också att sätta upp en nationell hub16 för nationsgemensamma data liknande Lantmäteriets uppdrag och där man kan samla data från digitala tvillingar som kan aggregeras uppåt.

I juli 2019 släppte DTFG också ut en rapport som fokuserar på vilka förmågor och kompetenser och nya framtida forskningsområden som behövs för att kunna skapa det nya Digital Britain. Den har många riktlinjer som också är av intresse dels för vår rapport men även för Sverige i stort17.

I inledningen på The Gemini principles beskriver man kort hur man tänker om den nationella tvillingen:

“Creating an ecosystem of connected digital twins – a national digital twin – opens the opportunity to release even greater value,

using data for the public good.”

Och i en blogg från deltagande Sara Hayes skriver hon:

“The National Digital Twin will provide a bird’s eye view of a city, town or region to help us improve the way we use our infrastructure

in that area or to plan and predict what is needed to improve our quality of life.”18

Det sammanfattar väl hur en kontext kan se ut i vilket man skall arbeta med översiktlig planering och genomsyrar arbetet i rapporten.

16 https://www.cdbb.cam.ac.uk/DFTG/NDTHub 17 https://www.cdbb.cam.ac.uk/news/capability-framework-and-research-agenda-digital-built-britain 18 https://www.cdbb.cam.ac.uk/news/dt-hub-blog-vision-national-digital-twin

Smart Built Environment c/o IQ Samhällsbyggnad │ Drottninggatan 33 │ 111 51 STOCKHOLM │ info@smartbuilt.se │ 070-645 16 40 │ www.smartbuilt.se