| فنی،مدیریتی،حقوقی| اعتبار،چابکی،پاسخگویی|

توسعه یک مدل مفهومی برای همزاد دیجیتال در مدیریت و نگهداری زیرساخت شهری

10.22034/cpj.2026.569315.1425

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 دی 1404

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه ازاد اسلامی واحد ارس

چکیده
در سال‌های اخیر، مدیریت و نگهداری زیرساخت‌های شهری با چالش‌هایی نظیر افزایش پیچیدگی سیستم‌ها، فرسودگی دارایی‌ها و محدودیت منابع مالی و انسانی مواجه شده است. رویکردهای سنتی نگهداری، که عمدتاً مبتنی بر واکنش پس از بروز خرابی هستند، توان پاسخ‌گویی مؤثر به این چالش‌ها را ندارند. در این راستا، همزاد دیجیتال به‌عنوان یک فناوری نوظهور، ظرفیت قابل توجهی برای بهبود فرآیندهای پایش، تحلیل و تصمیم‌سازی در مدیریت زیرساخت‌های شهری فراهم می‌آورد. با این حال، مرور مطالعات پیشین نشان می‌دهد که اغلب پژوهش‌ها بر کاربردهای جزئی یا شبیه‌سازی‌های محدود تمرکز داشته و یک چارچوب مفهومی جامع و یکپارچه برای نگهداری زیرساخت‌های شهری کمتر مورد توجه قرار گرفته است.

هدف این پژوهش، توسعه یک مدل مفهومی لایه‌ای برای همزاد دیجیتال با تمرکز بر مدیریت و نگهداری زیرساخت‌های شهری است. روش تحقیق مبتنی بر مرور نظام‌مند ادبیات پژوهش، تحلیل چارچوب‌های موجود و طراحی یک معماری مفهومی یکپارچه است. مدل پیشنهادی از لایه‌های اصلی شامل لایه فیزیکی، حسگری و اینترنت اشیاء، داده و پردازش، مدل‌سازی همزاد دیجیتال، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، و تصمیم‌سازی و حکمرانی شهری تشکیل شده است. این ساختار امکان پایش بلادرنگ، تحلیل پیش‌نگر وضعیت زیرساخت‌ها و پشتیبانی مؤثر از تصمیم‌گیری مدیران شهری را فراهم می‌کند.

نتایج حاصل از تحلیل مفهومی نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی با ایجاد پیوند میان داده‌های بلادرنگ و تحلیل‌های هوشمند، قابلیت ارتقای نگهداری پیش‌نگر، بهینه‌سازی تخصیص منابع و افزایش تاب‌آوری زیرساخت‌های شهری را دارد. این پژوهش با ارائه یک چارچوب مفهومی جامع، می‌تواند به‌عنوان مبنایی برای توسعه سامانه‌های هوشمند مدیریت زیرساخت و انجام مطالعات کاربردی و تجربی در آینده مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Development of a conceptual model for digital twin in urban infrastructure management and maintenance

نویسندگان English

mihan hossennejad
zeinab asghari
Ara.C. Islamic Azad University IR
چکیده English

In recent years, the management and maintenance of urban infrastructure have faced significant challenges, including increasing system complexity, asset deterioration, and limitations in financial and human resources. Traditional maintenance approaches, which are largely reactive and implemented after failures occur, are no longer capable of effectively addressing these challenges. In this context, digital twin technology has emerged as a promising solution, offering substantial potential to enhance monitoring, analysis, and decision-making processes in urban infrastructure management. However, a review of existing studies indicates that most prior research has focused on fragmented applications or limited simulations, while comprehensive and integrated conceptual frameworks for urban infrastructure maintenance remain insufficiently explored.



The objective of this study is to develop a layered conceptual model for digital twins with a specific focus on the management and maintenance of urban infrastructure. The research methodology is based on a systematic literature review, analysis of existing frameworks, and the design of an integrated conceptual architecture. The proposed model consists of key layers, including the physical layer, sensing and Internet of Things (IoT) layer, data management and processing layer, digital twin modeling layer, artificial intelligence and machine learning layer, and the decision-making and urban governance layer. This architecture enables real-time monitoring, predictive analysis of infrastructure conditions, and effective support for managerial decision-making.



The results of the conceptual analysis demonstrate that the proposed model, by establishing a coherent linkage between real-time data and intelligent analytics, enhances predictive maintenance, optimizes resource allocation, and improves the resilience of urban infrastructure systems. By providing a comprehensive conceptual framework, this study can serve as a foundation for the development of intelligent infrastructure management systems and for future applied and empirical research.

کلیدواژه‌ها English

  • Digital Twin
  • Urban Management
  • Smart City
  • Conceptual Framework
  • System Architecture
  • Internet of Things
  • تاریخ دریافت 07 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 13 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 17 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 17 دی 1404
  • تاریخ انتشار 17 دی 1404