DOI: https://doi.org/10.56294/dm2024422
تاريخ النشر: 2024-07-11
المؤلف: Anber Abraheem Shlash Mohammad وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الصحة والسلامة المهنية
نظرة عامة
تتناول البحث تطوير إطار تدريب على السلامة في البناء يعتمد على التوأم الرقمي (DT-CSTF) يستفيد من التقنيات المتقدمة لتعزيز تدريب السلامة في صناعة البناء. يدمج الإطار نمذجة معلومات البناء (BIM) وجداول البناء ومعايير السلامة في بيئة تدريب واقع افتراضي تم إنشاؤها باستخدام محرك ألعاب Unity. يهدف هذا النهج المبتكر إلى توفير تجربة تدريب ديناميكية وغامرة، مع معالجة التحديات المستمرة للسلامة التي تواجه الصناعة. من خلال دمج مراقبة الصحة في الوقت الحقيقي وسيناريوهات تدريب تكيفية، يضمن DT-CSTF أن تكون تعليمات السلامة مصممة لتلبية الاحتياجات الفردية للعمال، مما يعزز ثقافة السلامة الأقوى ويقلل الحوادث.
سيركز البحث المستقبلي على تحسين DT-CSTF لتحسين الدقة وتجربة المستخدم، مع التركيز على دمج خوارزميات الذكاء الاصطناعي الأكثر تطورًا لمراقبة الحالة العقلية والبدنية للعمال في الوقت الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك، فإن توسيع تنوع سيناريوهات التدريب الافتراضية لتغطية عمليات البناء والمخاطر المختلفة هو أولوية. سيتم إجراء تجارب ميدانية لتقييم فعالية الإطار في البيئات الواقعية، وسيتم السعي لعقد شراكات مع شركات البناء لجمع بيانات واسعة لتحسين قدرات النظام التنبؤية. الهدف النهائي هو تأسيس DT-CSTF كأداة تدريب معيارية في صناعة البناء، مما يعزز بشكل كبير سلامة وحماية العمال.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحديات المستمرة للسلامة في قطاع البناء، الذي، على الرغم من الاستثمارات الكبيرة في تخطيط السلامة ومراقبتها، لا يزال يعاني من معدلات حوادث مرتفعة. تستدعي هذه الحالة تدابير سلامة مبتكرة، مما يحفز دمج تقنيات متقدمة مثل الواقع الافتراضي (VR)، والألعاب الجادة، والذكاء الاصطناعي (AI)، والتوائم الرقمية (DT) ضمن إطار تدريب أنظمة التوأم الرقمي-الأنظمة السيبرانية الفيزيائية (DT-CSTF). تتيح هذه التقنيات إنشاء سيناريوهات تدريب واقعية يمكن أن تتكيف بناءً على بيانات الوقت الحقيقي والسجلات التاريخية للسلامة، مما يعزز التعلم المستمر ويعزز سلامة مكان العمل.
يمثل إطار DT-CSTF تقدمًا كبيرًا في تدريب السلامة في البناء من خلال تعزيز نهج يركز على الإنسان يستفيد من التكنولوجيا الذكية والتعاون البشري. يهدف هذا الإطار المبتكر إلى تحسين ثقافة السلامة وتقليل الحوادث من خلال منهجيات تدريب ديناميكية وفعالة. بالإضافة إلى ذلك، فإن إدخال مفاهيم الصناعة 5.0، بما في ذلك المصانع الذكية والأنظمة السيبرانية الفيزيائية (CPS)، يحول أيضًا عمليات التصنيع من خلال تسهيل التواصل في الوقت الحقيقي والتحكم الذاتي في الآلات الصناعية. الهدف الشامل هو إنشاء شبكة تعاونية من أصحاب المصلحة تدعم التحول المستدام وتعزز رفاهية المجتمع من خلال استراتيجيات التحول الرقمي الفعالة.
نقاش
تناقش ورقة البحث تطوير إطار تدريب على السلامة في البناء يعتمد على التوأم الرقمي (DT-CSTF) الذي يدمج تقنيات متقدمة مثل الواقع الافتراضي (VR) والذكاء الاصطناعي (AI) ونمذجة معلومات البناء (BIM) لتعزيز سلامة العمال في صناعة البناء. يهدف الإطار المقترح إلى إنشاء بيئة تدريب ديناميكية وغامرة تراقب الحالة العقلية والبدنية والعاطفية للعمال في الوقت الحقيقي، وتوفر ملاحظات شخصية وسيناريوهات تدريب مخصصة. يتماشى هذا النهج مع معايير الصناعة 5.0، مع التركيز على الحلول التي تركز على الإنسان والتعاون بين الأنظمة الذكية والعمال.
تسلط الورقة الضوء على استخدام الشبكات العصبية التلافيفية (CNN) ونظام إدارة المعلومات بين التكنولوجيا (ITIM) لتقييم دمج التعليم والصناعة، ومعالجة فجوة المواهب في تقنيات الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة. تشير النتائج إلى أن DT-CSTF يمكن أن يقلل بشكل كبير من معدلات الحوادث من خلال تقديم تجارب تدريب مخصصة تشرك العمال بشكل أكثر فعالية من الطرق التقليدية. علاوة على ذلك، فإن قدرة الإطار على مراقبة مؤشرات الصحة باستمرار تسمح بالتدخلات الاستباقية، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين نتائج السلامة وكفاءة العمليات في مشاريع البناء. تشير تحليل التكلفة والفائدة إلى أن الفوائد طويلة الأجل لتنفيذ DT-CSTF تفوق الاستثمار الأولي، مما يجعله حلاً قابلاً للتطبيق لتعزيز سلامة مكان العمل.
DOI: https://doi.org/10.56294/dm2024422
Publication Date: 2024-07-11
Author(s): Anber Abraheem Shlash Mohammad et al.
Primary Topic: Occupational Health and Safety Research
Overview
The research discusses the development of a Digital Twin-based Construction Safety Training Framework (DT-CSTF) that leverages advanced technologies to enhance safety training in the construction industry. The framework integrates Building Information Modeling (BIM), construction schedules, and safety standards into a virtual reality training environment created using the Unity game engine. This innovative approach aims to provide a dynamic and immersive training experience, addressing the persistent safety challenges faced by the industry. By incorporating real-time health monitoring and adaptive training scenarios, the DT-CSTF ensures that safety instruction is tailored to the individual needs of workers, thereby promoting a stronger safety culture and reducing accidents.
Future research will focus on refining the DT-CSTF to improve accuracy and user experience, with an emphasis on integrating more sophisticated artificial intelligence algorithms for real-time monitoring of workers’ mental and physical states. Additionally, expanding the diversity of virtual training scenarios to cover various construction operations and hazards is a priority. Field trials will be conducted to evaluate the framework’s effectiveness in real-world settings, and partnerships with construction companies will be sought to gather extensive data for enhancing the system’s predictive capabilities. The ultimate objective is to establish the DT-CSTF as a standard training tool in the construction industry, significantly advancing worker safety and protection.
Introduction
The introduction highlights the persistent safety challenges in the construction sector, which, despite significant investments in safety planning and monitoring, continues to experience high accident rates. This situation necessitates innovative safety measures, prompting the integration of advanced technologies such as Virtual Reality (VR), serious games, Artificial Intelligence (AI), and Digital Twins (DT) within a Digital Twin-Cyber-Physical Systems Training Framework (DT-CSTF). These technologies enable the creation of realistic training scenarios that can adapt based on real-time data and historical safety records, thereby fostering continual learning and enhancing workplace safety.
The DT-CSTF framework represents a significant advancement in construction safety training by promoting a people-centered approach that leverages intelligent technology and human collaboration. This innovative framework aims to improve safety culture and reduce accidents through dynamic and efficient training methodologies. Additionally, the introduction of Industry 5.0 concepts, including Smart Factories and Cyber-Physical Systems (CPS), further transforms manufacturing processes by facilitating real-time communication and autonomous control of industrial machines. The overarching goal is to create a collaborative network of stakeholders that supports sustainable transformation and enhances societal well-being through effective digital transformation strategies.
Discussion
The research paper discusses the development of a Digital Twin-based Construction Safety Training Framework (DT-CSTF) that integrates advanced technologies such as Virtual Reality (VR), Artificial Intelligence (AI), and Building Information Modeling (BIM) to enhance worker safety in the construction industry. The proposed framework aims to create a dynamic and immersive training environment that monitors workers’ mental, physical, and emotional well-being in real-time, providing personalized feedback and tailored training scenarios. This approach aligns with Industry 5.0 standards, emphasizing human-centric solutions and collaboration between intelligent systems and workers.
The paper highlights the use of Convolutional Neural Networks (CNN) and the InterTechnology Information Management (ITIM) system to evaluate the integration of education and industry, addressing the talent gap in AI and big data technologies. The findings suggest that the DT-CSTF can significantly reduce accident rates by offering customized training experiences that engage workers more effectively than traditional methods. Furthermore, the framework’s ability to continuously monitor health indicators allows for proactive interventions, ultimately leading to improved safety outcomes and operational efficiency in construction projects. The cost-benefit analysis indicates that the long-term benefits of implementing the DT-CSTF outweigh the initial investment, making it a viable solution for enhancing workplace safety.