數(shù)字孿生:建筑信息模型與智能建筑的交匯點(diǎn)
在20世紀(jì)早期,Henry Ford通過(guò)批量生產(chǎn)系統(tǒng)(BPS)將制造一輛汽車所需的時(shí)間從12個(gè)多小時(shí)縮短到2個(gè)小時(shí)。從那時(shí)起,汽車行業(yè)經(jīng)歷了多次顛覆和創(chuàng)新?,F(xiàn)在每3秒就有一輛新車從流水線上生產(chǎn)出來(lái)。
產(chǎn)品(如汽車),已經(jīng)從一個(gè)普通的機(jī)械奇跡發(fā)展成為一個(gè)復(fù)雜的智能系統(tǒng),包括一系列技術(shù)、電子產(chǎn)品和材料。
最初,汽車工業(yè)是由大規(guī)模生產(chǎn)、精益方法和全球化驅(qū)動(dòng)的。然而,隨著工業(yè)4.0的到來(lái),汽車行業(yè)的未來(lái)取決于數(shù)據(jù)主導(dǎo)的制造。
都說(shuō),數(shù)據(jù)是當(dāng)今的新石油。
如今,產(chǎn)品越來(lái)越趨于服務(wù)化。如,從Tesla購(gòu)買電動(dòng)汽車,便獲得一項(xiàng)持續(xù)遠(yuǎn)程監(jiān)控和分析的服務(wù),以進(jìn)行改進(jìn)和維護(hù)。
甚至航空領(lǐng)域的MRO(維護(hù)、維修和大修)服務(wù)也嚴(yán)重依賴數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和分析。
因此,很明顯,對(duì)于這些行業(yè)而言,重點(diǎn)是最終產(chǎn)品,否則就是服務(wù)。
雖然生產(chǎn)這些產(chǎn)品的過(guò)程非常重要,但人們更關(guān)注的是這些產(chǎn)品的用戶體驗(yàn),而不是過(guò)程。
所以,建筑行業(yè)一直想搞清楚建筑信息模型(BIM)是什么?
首先,我們必須承認(rèn)建筑信息模型(BIM)在建筑領(lǐng)域的重要性,考慮到一般項(xiàng)目交付的分散方式。
作為一個(gè)利用項(xiàng)目主要利益相關(guān)者的輸入的過(guò)程,BIM在項(xiàng)目上部署的最重要的成果之一——一個(gè)準(zhǔn)確的BIM模型。
使用BIM模型,可以模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的整個(gè)交付過(guò)程,并且可以通過(guò)虛擬模擬提前消除所有潛在的浪費(fèi)和低效率來(lái)源。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,還對(duì)構(gòu)建的資產(chǎn)進(jìn)行了廣泛的分析,每個(gè)人的輸入都被更有凝聚力地捕獲。
與建筑行業(yè)傳統(tǒng)項(xiàng)目交付中的脫節(jié)交付方法相比,這是一個(gè)巨大的飛躍。
然而如今,我們傾向于更多地關(guān)注在交付過(guò)程中消除浪費(fèi),而不太關(guān)注這些設(shè)施中的體驗(yàn)。
換句話說(shuō),作為一個(gè)行業(yè),我們變得更加以設(shè)備為中心,而不是以用戶為中心。
所謂以用戶為中心的設(shè)施,指的是被設(shè)計(jì)為服務(wù)的設(shè)施,利用數(shù)據(jù)分析來(lái)捕獲和改善最終用戶體驗(yàn)。
而,這些建筑也被稱為智能建筑。
讓我們回到汽車行業(yè)。
要使服務(wù)化車輛工作,有三個(gè)主要組成部分:現(xiàn)實(shí)世界中的物理實(shí)體、其虛擬模型以及將兩個(gè)世界聯(lián)系在一起的連接數(shù)據(jù)/視圖。
這,也就是所謂的數(shù)字孿生架構(gòu)。
也是本文的主題,建筑信息模型(BIM)和智能建筑之間的交匯點(diǎn)是數(shù)字孿生。
數(shù)字孿生能力的進(jìn)步是由四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)推動(dòng):
物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù):資產(chǎn)或組件上的傳感器與連接系統(tǒng)相結(jié)合,使組織能夠獲得對(duì)實(shí)時(shí)性能的詳細(xì)見(jiàn)解。高級(jí)分析:通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí),這些數(shù)據(jù)可以用來(lái)預(yù)測(cè)和模擬資產(chǎn)的未來(lái)狀況或惡化情況。計(jì)算能力:基于云的技術(shù)極大地提高了這些行業(yè)運(yùn)行大規(guī)模數(shù)字孿生模型所需的計(jì)算能力的可負(fù)擔(dān)性和可用性。可訪問(wèn)性:以前數(shù)字孿生可能被鎖在工廠或組織的控制室中,現(xiàn)在可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備從任何地方訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)。回到建筑領(lǐng)域,很明顯,準(zhǔn)確的BIM模型(也稱為記錄模型)只是數(shù)字孿生實(shí)施和設(shè)施最終用戶實(shí)時(shí)反饋的起點(diǎn)。
那,智能建筑到底是什么?
根據(jù)James Sinopoli的說(shuō)法,智能建筑技術(shù)是構(gòu)思、設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試和運(yùn)營(yíng)建筑物的流程,利用技術(shù)來(lái)優(yōu)化建筑環(huán)境的目標(biāo)和目標(biāo)。
從定義來(lái)看,很明顯,智能建筑有一個(gè)流程方面,其需要一個(gè)BIM工作流。但是為了補(bǔ)充這一流程,需要利用技術(shù)來(lái)優(yōu)化建筑環(huán)境的目標(biāo)。
以下是可以在智能建筑中找到的一些技術(shù)系統(tǒng):
能源和舒適系統(tǒng):如暖通空調(diào)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)以及EPMS。娛樂(lè)系統(tǒng):如音頻和視頻分發(fā)系統(tǒng)、游戲解決方案以及虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。安全系統(tǒng):如訪問(wèn)控制系統(tǒng)、IP監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)。通信系統(tǒng):如電話會(huì)議系統(tǒng)、IP電話系統(tǒng)以及數(shù)字標(biāo)牌系統(tǒng)。公用事業(yè)系統(tǒng):如醫(yī)療保健系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)以及BMS。生活方式系統(tǒng):如社交媒體、可穿戴設(shè)備和智能小工具/物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備控制系統(tǒng):這是統(tǒng)一所有其他系統(tǒng)的總體平臺(tái)。深入了解這一點(diǎn),很明顯,智能建筑既有結(jié)構(gòu)組件,也有技術(shù)組件。
換句話說(shuō),智能建筑既有硬性,也有軟性。
那么,我們?nèi)绾卧贐IM模型中捕獲所有這些呢?
更重要的是,如何將BIM模型轉(zhuǎn)化為與智能建筑實(shí)時(shí)通信的數(shù)字孿生?
第一個(gè)推動(dòng)因素是物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)。大多數(shù)這些技術(shù)系統(tǒng)都是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,可以在BIM模型中進(jìn)行說(shuō)明,并通過(guò)傳感器與智能建筑相連。第二個(gè)推動(dòng)因素是數(shù)據(jù)分析。業(yè)內(nèi)已經(jīng)有一些平臺(tái)以統(tǒng)一的方式分析來(lái)自這些設(shè)備的數(shù)據(jù),并提供可操作的見(jiàn)解。如Siemens Mindsphere。第三個(gè)推動(dòng)因素是計(jì)算能力。如今,這些平臺(tái),包括設(shè)施管理系統(tǒng)(FMS),都是基于云的。這極大地提高了計(jì)算能力,以及可負(fù)擔(dān)性和可用性。第四個(gè)推動(dòng)因素是可訪問(wèn)性。基于云,這些信息可以從全球任何地方的移動(dòng)設(shè)備上輕松訪問(wèn)。可以肯定地說(shuō),作為一個(gè)行業(yè)——建筑行業(yè),我們才剛剛起步。BIM只是一個(gè)入口點(diǎn),但其提供了一個(gè)很好的數(shù)據(jù)來(lái)源。
然而,建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了BIM和所有其他傾向于高效交付設(shè)施的新興趨勢(shì)。
這些只是主要問(wèn)題的先決條件,即構(gòu)建資產(chǎn)的服務(wù)化以獲得最佳的最終用戶體驗(yàn)。
從本質(zhì)上講,對(duì)于我們而言,要實(shí)現(xiàn)真正的智能建筑,數(shù)字孿生將成為現(xiàn)下和希望看到的未來(lái)之間的交匯點(diǎn)。
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