如所(suo)有傳統行(xing)業一樣，建(jian)筑(zhu)工程也在數字化技術的(de)(de)普惠之下開啟了新一輪創(chuang)新，正在經歷(li)概念泡沫、應用(yong)探索、平臺(tai)經濟(ji)、技術融合等逐步升(sheng)級的(de)(de)不(bu)同階段(duan)。但(dan)建(jian)筑(zhu)所(suo)涉(she)及的(de)(de)系(xi)統繁雜(za)，所(suo)以實時監管與可(ke)視(shi)化便成為了最(zui)迫切的(de)(de)需(xu)求。
這一方面推動了物聯網技術以及各類智(zhi)能傳感器的廣泛應用，另一方面(mian)也加速了可視化載(zai)體由二維(wei)平面(mian)圖紙向三維(wei)可交互模型(xing)的過渡。
如果說BIM(建筑信息模型)是可視化平臺建設的地基，那么數字孿生便(bian)是(shi)在此基礎上搭建(jian)出來(lai)的(de)(de)框架結構，最后由“包羅萬象(xiang)”的(de)(de)數據作(zuo)磚(zhuan)瓦，建(jian)造(zao)出完整的(de)(de)平臺。
近年來，越來越多的廠商開始布局數字孿生平臺，但由于“家世背景”不同，無論是平臺架構還是技術亮點都各有千秋。其中，錨定建筑工程場景的北京模視元宇科技有限公司(以下簡稱“模視元宇”)打造了工程數字孿生資產平臺，深度挖掘了工程不同環節的痛點與需求，全面覆蓋了建筑全周期數據。
建筑工程的前生今生
縱觀我國建筑工程的漫漫發展歷程，每一次提速都離不開新興技術所牽引的效率提升與管理升維。站在AIoT時代回望，建筑工程的前世今生可分為靜態、交互、預測三個階段，也就是工(gong)程數字化升級的“昨(zuo)天(tian)(tian)、今天(tian)(tian)和明天(tian)(tian)”。
“昨天”是由BIM牽引的靜態映射階段。
BIM最早由(you)Autodesk公司于2002年(nian)率先(xian)提出，并自2013年(nian)開始在(zai)中(zhong)國進(jin)(jin)入快速發(fa)展(zhan)期，政(zheng)府頻(pin)發(fa)多項(xiang)文件鼓勵工(gong)程(cheng)建設項(xiang)目應用BIM技(ji)術，以(yi)加快推進(jin)(jin)工(gong)程(cheng)建設項(xiang)目全(quan)生命周期數據共(gong)享和信(xin)息化管理。2020年(nian)前(qian)后，BIM開始愈(yu)發(fa)頻(pin)繁地出現在(zai)招(zhao)投(tou)標文件及(ji)設計方案中(zhong)，并從一些大型(xing)項(xiang)目開始，逐(zhu)漸過(guo)渡到以(yi)BIM為載體(ti)的(de)無紙化交付。彼(bi)時(shi)，BIM的(de)應用大多是(shi)由(you)政(zheng)策(ce)支持、國企推進(jin)(jin)，用于標桿項(xiang)目的(de)先(xian)進(jin)(jin)技(ji)術案例宣(xuan)傳，行(xing)業關注重心仍停留(liu)在(zai)展(zhan)示層面——哪種建模方式更好(hao)、三維漫(man)游如何展(zhan)示等等。
而(er)在(zai)最近(jin)幾(ji)年，經(jing)(jing)過(guo)實際落地的淬煉試驗，BIM應用(yong)已經(jing)(jing)逐漸從最初的政策推崇(chong)過(guo)渡到了從經(jing)(jing)濟效益出發的理性抉擇，加之國內建(jian)設項目節奏放緩，BIM有了更加充足的成(cheng)長空間，行業熱議更多(duo)的是(shi)如何將(jiang)BIM與(yu)物聯網、大數據等(deng)新興技術(shu)相結合(he)，從而(er)幫(bang)助建(jian)筑業降(jiang)本增效。
“今天”是隨著數字孿生平臺落地而掀起的智能交互時代。
誠然，BIM模型(xing)終究只是靜態模型(xing)，缺(que)乏可(ke)操作性(xing)(xing)與時(shi)效性(xing)(xing)，在施(shi)工過程中無法實(shi)時(shi)同步(bu)工程進展與工程設(she)備(bei)管理情況，在后(hou)期運維中亦無法實(shi)時(shi)追蹤樓宇的運行狀態。但這一局(ju)限性(xing)(xing)也隨(sui)著數(shu)字孿生平臺的崛起而突破，在物(wu)聯(lian)網的加持下，實(shi)時(shi)數(shu)據可(ke)視化成(cheng)為可(ke)能。
目前(qian)，建(jian)筑領域(yu)內(nei)的數字孿(luan)生平臺已(yi)(yi)經(jing)逐(zhu)漸形成(cheng)(cheng)了兩股流派，一部(bu)分師承游戲(xi)引擎，將(jiang)重(zhong)點(dian)放在(zai)了可(ke)視化場景展示上，但對(dui)于建(jian)筑工(gong)程的理解稍顯薄(bo)弱，很難將(jiang)工(gong)程業務數據(ju)與(yu)應用場景結合，從而(er)挖掘數據(ju)之于工(gong)程的實際價值。而(er)另一部(bu)分則是成(cheng)(cheng)長于傳統的建(jian)筑工(gong)程之中，自身對(dui)于工(gong)程的不同(tong)環(huan)節(jie)都(dou)有較深的洞察與(yu)理解，加之在(zai)BIM、GIS等(deng)智能建(jian)筑基礎能力上修煉已(yi)(yi)久，可(ke)以(yi)通過不斷(duan)提升(sheng)模型(xing)能力來逐(zhu)步優化其數字孿(luan)生平臺的可(ke)視化效果。
以(yi)大型(xing)商(shang)場(chang)項目的(de)數(shu)字孿生平臺(tai)為例(li)，前(qian)者可能(neng)會(hui)通過錨點、攝像(xiang)頭等細化商(shang)場(chang)的(de)場(chang)景(jing)，甚至可以(yi)模擬出清晨傍晚不同時段的(de)光線效果以(yi)及內部門店的(de)陳列，從(cong)而展(zhan)示不同條件(jian)下的(de)運營(ying)場(chang)景(jing)。但后者則是更(geng)加關注建筑管理(li)(li)，例(li)如(ru)能(neng)耗優化、建筑資產管理(li)(li)等，其善于利用數(shu)字孿生體(ti)的(de)性能(neng)參(can)數(shu)、屬性數(shu)據(ju)以(yi)及物聯(lian)網終端所采集的(de)數(shu)據(ju)相(xiang)結(jie)合(he)，來輔助管理(li)(li)者更(geng)好的(de)優化工程(cheng)實施與建筑運行(xing)。
尺有所長寸有所短，但面對日益明確的建筑行業轉型需求，不同“流派”的數字孿生平臺也勢必將殊途同歸，即兼顧可視化效果與數據價值挖掘，打造有生命力的建筑孿生體。而成長于工程領域的模視元宇所推出的工程數字孿生資產平臺不僅錨定了工程場景的真實痛點，同時還在持續精耕細作優化模型的展示效果，打造了真正能夠交互的孿生體。
遠望建筑工程數字化的“明天”，將實現通過數字孿生平臺對實際工程應用進行風險預測，即基(ji)于仿真(zhen)算法，對事件未來運(yun)行(xing)過程進行(xing)可視化預(yu)演(yan)和結果預(yu)測，甚至還(huan)能夠(gou)通過構建知識庫、算法庫等，實(shi)現孿生場(chang)景對物理(li)世界(jie)突發事件學習(xi)分析，并執(zhi)行(xing)具有(you)時(shi)效性(xing)的自主決策(ce)。
“真模型才是真孿生”
毫無疑問，當下的數字孿生平臺絕不僅僅是供方案演示所用的“花瓶”，當其真正投入工程場景后，一方面需要快速接管施工現場的管理，另一方面還應該成為建筑管理者的智能管家，洞悉建筑運維的大事小情，針對于此，以模視元宇為代表的行業玩家顯然更具優勢。而模視元宇也正是將其對建筑工程管理的深刻理解注入到了Vothing工程數字孿生資產平臺(下簡稱“Vothing平臺”)的建設之中，并提出了“真模型才是真孿生”的理念。
什么是“真模型”?
區別于市場上部分基于Unity 3D或UE4建模的數字孿生平臺，模視元宇以工程BIM模型為基礎打造的數字孿生體能夠完整呈現模型的原始精度和掛載數據，Vothing平臺(tai)的(de)(de)(de)(de)“真模(mo)型”之所(suo)以(yi)真實，也(ye)是(shi)因為其所(suo)承(cheng)載(zai)的(de)(de)(de)(de)工程BIM模(mo)型完整保留(liu)了模(mo)型精度和材質，無任何簡化(hua)和瓦片化(hua)處理，從而(er)實現了場(chang)景的(de)(de)(de)(de)真實映射(she)與細節信息(xi)的(de)(de)(de)(de)精準體現，甚至能夠表達場(chang)景中每(mei)一根管線(xian)的(de)(de)(de)(de)上(shang)下(xia)游邏(luo)輯(ji)關系。
同時，Vothing平(ping)臺除了支持(chi)工程BIM模(mo)型外，還實現了對眾多元素(su)(su)類型的(de)覆蓋，例如工程GIS類數(shu)據(ju)：傾(qing)斜攝影、高(gao)程數(shu)據(ju)、WMTS/WMS/TMS地圖服務(wu)、kML、矢量SHP等，還有包括(kuo)建筑白(bai)膜、電子圍(wei)欄、擴散環、全景圖、火(huo)焰、煙霧、多態線、數(shu)據(ju)標簽(qian)、視頻標簽(qian)等用于(yu)孿生呈現的(de)元素(su)(su)，用戶可(ke)以可(ke)根據(ju)工程的(de)實際需求來選(xuan)擇相(xiang)應元素(su)(su)進行場(chang)景搭建。
由于Vothing平臺采用了流式加載(zai)方式和預測式加載(zai)技術，對于大體量模(mo)型(xing)或場(chang)景(jing)都能實現(xian)秒級的(de)(de)呈(cheng)現(xian)和加載(zai)，以(yi)BIM模(mo)型(xing)加載(zai)為(wei)例，對于20-30萬(wan)構件(jian)的(de)(de)模(mo)型(xing)，幾乎是無等待的(de)(de)呈(cheng)現(xian)，50萬(wan)構件(jian)以(yi)上的(de)(de)全精度模(mo)型(xing)也可以(yi)實現(xian)秒級的(de)(de)加載(zai)和呈(cheng)現(xian)。
基于“真模型”搭建“真孿生”平臺
基于工程模型的場景搭建實現了實體工程的靜態孿生，而數據的注入才是激活其生命力的關鍵所在。所以，如何將工程業務數據、物聯設備監測數據以及工程全壽期的過程數據與工程孿生體進行雙向結合至關重要，而這也是實現“由數據驅動場景、由場景呈現數據”這一目標的核心。
針對于此(ci)，Vothing平臺(tai)設置了適(shi)配器(qi)服務(wu)功能模塊(kuai)，支(zhi)持(chi)多種物聯(lian)網(wang)協(xie)議和(he)自定義數(shu)(shu)(shu)據的(de)接(jie)入。例(li)如，當(dang)下常用(yong)(yong)的(de)MQTT、OPC、HTTP等(deng)通用(yong)(yong)物聯(lian)網(wang)協(xie)議，均(jun)可通過(guo)平臺(tai)搭(da)載的(de)通用(yong)(yong)適(shi)配器(qi)服務(wu)或自定義的(de)適(shi)配器(qi)服務(wu)，快速將物聯(lian)網(wang)設備數(shu)(shu)(shu)據接(jie)入到孿生場(chang)景中。同時(shi)，其也支(zhi)持(chi)面向數(shu)(shu)(shu)據庫的(de)自定義適(shi)配器(qi)服務(wu)，用(yong)(yong)以接(jie)入工程業務(wu)數(shu)(shu)(shu)據。
在(zai)數據接入平(ping)臺后，管理者便(bian)可(ke)根據具體(ti)的(de)業(ye)務需求(qiu)，對其進行分類或治理，最終用來驅動工程(cheng)孿(luan)生體(ti)以及(ji)數據的(de)呈現，而這才是在(zai)真正意義上實現了平(ping)臺中的(de)模型與現實世(shi)界(jie)中的(de)工程(cheng)場景完全(quan)同(tong)步的(de)“真孿(luan)生”。
眾所周知，建筑工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)數據包羅萬象，涉及的細分(fen)系統(tong)繁雜，聯網的設(she)備體量(liang)大，但平(ping)臺(tai)開(kai)發人(ren)員往(wang)往(wang)缺乏(fa)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)知識儲備，反之(zhi)，建筑工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)從業者也很(hen)難直接上(shang)手搭建數字孿生平(ping)臺(tai)。所以，“提需求—寫(xie)代碼—看效果—調(diao)代碼”的冗長過程(cheng)(cheng)經常需要反復進行，其所耗費人(ren)力、時間(jian)成本(ben)巨大。
而Vothing平(ping)臺(tai)則是為用戶提(ti)供了(le)完全低代碼(ma)的(de)搭建環境，簡(jian)單的(de)操作即可完成場景的(de)創建和定位，同時還(huan)(huan)能通過接入的(de)實(shi)時數據(ju)驅動BIM模型、動畫、二(er)維標(biao)簽(qian)、三維標(biao)簽(qian)、熱力圖、擴散環、雷達掃描(miao)、等場景元素實(shi)時變化。此外(wai)，該平(ping)臺(tai)還(huan)(huan)內置了(le)種類多樣的(de)數據(ju)呈現組件，例如餅狀圖、柱狀圖、水球圖、儀表盤、折線圖等，用戶可以根據(ju)項目(mu)需求(qiu)自定義的(de)組建可視化的(de)業務場景，真正實(shi)現“需求(qiu)人即開發者”這一目(mu)的(de)。
以“真(zhen)模型”為(wei)(wei)(wei)起點(dian)，以服務于工(gong)程(cheng)行(xing)業(ye)的(de)(de)“真(zhen)孿(luan)(luan)生”作為(wei)(wei)(wei)目標。能感受到模視元(yuan)宇正(zheng)在(zai)打(da)造一款真(zhen)正(zheng)可用(yong)、好用(yong)、易用(yong)的(de)(de)工(gong)程(cheng)孿(luan)(luan)生平(ping)臺，在(zai)眾多數字孿(luan)(luan)生應用(yong)淪為(wei)(wei)(wei)“面子孿(luan)(luan)生”的(de)(de)大環境(jing)下，Vothing平(ping)臺為(wei)(wei)(wei)工(gong)程(cheng)的(de)(de)可視化管理決策提供了新(xin)的(de)(de)思路，為(wei)(wei)(wei)工(gong)程(cheng)行(xing)業(ye)數字孿(luan)(luan)生應用(yong)的(de)(de)發展提供了“里子”。
據介紹，某CBD中心塔(ta)樓依托于Vothing平臺(tai)(tai)，建(jian)立了(le)基于安(an)全風險要素控制的(de)人(ren)(ren)員、設(she)施(shi)、設(she)備、環境、結構模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)分解模(mo)型(xing)標準庫系統、基于模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)快速建(jian)模(mo)的(de)虛擬仿真技術方法，實(shi)現安(an)全風險三維場(chang)景(jing)的(de)參(can)數化(hua)(hua)快速搭建(jian)，實(shi)現了(le)對(dui)現場(chang)施(shi)工人(ren)(ren)員、塔(ta)吊、鋼平臺(tai)(tai)等設(she)施(shi)設(she)備的(de)實(shi)時(shi)監控，平臺(tai)(tai)兼容主流BIM建(jian)模(mo)軟件，實(shi)現了(le)模(mo)型(xing)的(de)快速轉換(huan)導(dao)入，提(ti)高了(le)安(an)全管(guan)(guan)控效率，有效減少了(le)現場(chang)安(an)全管(guan)(guan)理人(ren)(ren)員，此(ci)前，該項目(mu)預計投入管(guan)(guan)理人(ren)(ren)員800人(ren)(ren)，應(ying)用Vothing平臺(tai)(tai)后(hou)管(guan)(guan)理人(ren)(ren)員減少至500-600人(ren)(ren)，大大節(jie)省了(le)人(ren)(ren)力(li)成本。
寫在最后
最近幾年，我國建(jian)筑節奏放緩，逐(zhu)漸轉(zhuan)向存量市場，而這對于建(jian)筑工(gong)程(cheng)市場而言則(ze)是有了更(geng)加充(chong)沛的時間與精力去精耕細作、打磨數字(zi)化平臺(tai)。在可(ke)以預見的未來，數字(zi)孿生平臺(tai)或許會成為新建(jian)項(xiang)目的必選項(xiang)，尤(you)其是在邁過概念泡沫期后，企業(ye)將更(geng)加關(guan)注數字(zi)孿生所帶(dai)來的實際經(jing)濟(ji)效益，這便需要對工(gong)程(cheng)有著深(shen)刻(ke)理解，才(cai)能夠有的放矢，切中(zhong)工(gong)程(cheng)管理者所需。
