达索系统在虚拟世界打造机场

寂静回声

达索系统基于3DEXPERIENCE平台打造的“Airport Experience”（机场体验）行业解决方案。



“Airport Experience”不是一个单一的软件产品，它是一个集成化的解决方案组合，是达索系统将其在航空航天、汽车、建筑、生命科学等领域沉淀了数十年的顶尖技术，针对机场这一“超级系统”进行重构和优化的实践结晶。它是构建机场“3D虚实融合宇宙”的“施工图”和“工具箱”。

它存在的目的就是从规划、设计、建设到运营和维护——转化为可执行、可管理、可优化的具体流程，它以3DEXPERIENCE平台作为统一的“操作系统”，彻底打破机场全产业链中（上游）规划设计、（中游）建设运营和（下游）协同伙伴之间的信息壁垒。它提供了一个“单一数据源”（Single Source of Truth），让机场当局、设计院、承建商、供应商、航空公司、空管、乃至乘客，都能在这个统一的宇宙中协同作业、共享信息、预见未来。



当“四型机场”这样高瞻远瞩的理念被提出时，最大的挑战是如何将其分解为数以万计的可执行、可验证的工程指标？
“Airport Experience”的回答是：在画出第一张3D图纸之前，必须先构建机场的“系统DNA”。这个过程由两大核心流程承载。
首先是“机场运营概念”（Airport Concept Of Operation）流程。这是整个“3D虚实融合宇宙”的“创世”阶段。它采用的是源自航空航天和国防等尖端领域的“基于模型的系统工程”（MBSE）方法论。在这里，我们使用的工具是CATIA Magic和ENOVIA Requirements Engineer（需求工程师）。


我们不再是编写一份上千页、无人阅读的静态《总体规划》文档。我们要做的是，将“四型机场”的每一个宏观目标，进行系统性分解。例如，“绿色机场”这一目标，在MBSE模型中将被分解为一系列可量化的子需求：“航站楼单位面积年均能耗必须低于X千瓦时”、“跑道区可再生能源供电比例必须高于Y%”、“场内车辆APU（辅助动力单元）替代率必须达到Z%”、“机场周边社区噪声不得超过N分贝”。

同样，“人文机场”中的“适老化”要求，将被分解为：“从最远登机口到最近卫生间的步行距离不得超过A米”、“轮椅旅客通过安检的平均时间不得低于B分钟”。“低空经济”的引入，将被定义为：“eVTOL（电动垂直起降飞行器）起降场必须与航站楼捷运系统在C分钟内接驳”、“其飞行航线与民航进近航线的安全裕度必须大于D公里”。
通过ENOVIA Requirements Engineer，所有这些需求都被数字化、结构化，并赋予了全生命周期的可追溯性。而CATIA Magic则负责构建这些需求背后的“功能-逻辑-物理”架构。它定义了机场这个“系统之系统”中，各个子系统（如行李系统、空管系统、能源系统、捷运系统）之间必须如何交互、传递什么信息、遵循什么逻辑。
这个基于MBSE构建的“系统DNA”，是机场虚拟孪生的“灵魂”。它确保了所有参与方从第一天起，就对最终目标有着统一的、无歧义的、基于科学的理解。这是对柏林式混乱的“系统性”预防。
其次，是“乘客体验回报”（Passenger Return on Experience）流程。如果说MBSE定义了机场的“理科”基因，那么这个流程就注入了“文科”的关怀。它利用NETVIBES的强大数据智能能力，在项目启动之初，就去倾听来自“宇宙”中最重要的声音——乘客、航空公司、机场员工。
通过分析全球社交媒体、航空论坛、历史调查问卷和投诉数据，NETVIBES可以揭示出隐藏在海量非结构化文本中的真实“痛点”和“期望”。我们会发现，“中转流程复杂”被提及的频率最高，“餐饮价格昂贵”是负面情绪的核心，“卫生间清洁度”对满意度的影响权重远超想象。
这些来自真实世界的数据洞察，将反向注入到“机场运营概念”的需求库中，成为定义“人文机场”和“智慧机场”的直接依据。例如，一个高频出现的“中转流程复杂”的抱怨，将直接催生一个“中转旅客平均步行时间不得超过15分钟”的刚性工程需求。

通过这两大流程，“Airport Experience”在项目的“零”阶段，就完成了“3D虚实融合宇宙”的顶层设计。它不再是一个模糊的“理念”，而是一个由“系统工程”定义的严谨蓝图，和一个人文关怀注入的鲜活灵魂。


当“系统DNA”被定义完毕，机场建设就进入了庞大而复杂的AEC（建筑、工程与施工）设计阶段。这正是“信息孤岛”和“系统迷思”最容易爆发的领域。
传统的模式是，机场当局（业主）面对着一个“联合国”式的设计团队：一家建筑设计院负责航站楼的美学，另一家结构工程公司负责其骨架，一家机电顾问公司负责暖通和电气，一家专业供应商负责BHS（行李处理系统），还有一家岩土公司负责地基……他们各自使用着不同的BIM（建筑信息模型）软件，如Revit、Civil 3D、Bentley等等，交换着无数个版本不一、格式各异的模型文件。
“Airport Experience”解决方案的核心，就是用一个统一的平台终结这场混乱。这便是“机场协同设计3D验证”（Airport Collaborative Design 3D Validation）流程，其技术核心是ENOVIA。
ENOVIA在3DEXPERIENCE平台上扮演着“通用数据环境”（CDE）和“知识产权生命周期管理”（IPLM）的核心角色。它不再关心设计院用的是什么前端BIM工具，而是通过强大的数据接口，将所有不同来源、不同格式的设计数据，全部“联邦化”（Federate）到一个统一的、轻量化的主模型中。
这就是机场“3D虚实融合宇宙”的“物理骨架”，这就是全产业链的“单一数据源”（Single Source of Truth）。
其价值是革命性的。第一，它实现了真正的“版本唯一性”。当结构工程师在自己的BIM软件中移动了一根立柱，这个变更会实时反映在ENOVIA CDE的主模型中。机电工程师会立刻收到通知，并能马上检查他的暖通管道是否与新立柱发生了“硬碰撞”。这种实时的、自动化的三维碰撞检查，将柏林机场那种需要数月人工核图才能发现的错误，扼杀在了发生的瞬间。



第二，它实现了“流程与模型的统一”。机场建设是一个复杂的“项目管理”过程。在ENOVIA平台上，项目进度表（Project Management）、变更请求（Change Management）、配置管理（Configuration Management）和三维BIM模型是深度绑定的。业主可以清晰地看到，一个“增加VIP休息室”的变更请求，会影响到哪些结构、哪些管线、多少预算、多长工期，并能一键批准或驳回。这为业主提供了前所未有的掌控力。
第三，它实现了“全产业链协同”。机场当局、设计院、总包商、分包商、材料供应商，所有人都在同一个平台上，基于同一个模型进行协作、审阅和签核。这彻底打破了组织间的围墙，构建了一个透明、高效、可追溯的协同环境。

这个由ENOVIA驱动的“单一数据源”，是机场虚拟孪生体得以成立的“物理”前提。它确保了我们“3D虚实融合宇宙”中的“所见”，就是未来现实世界中的“所得”。

如果我们仅仅拥有一个几何上精确、无碰撞的3D模型，那还远远不够。巴黎戴高乐机场的悲剧告诉我们，一个“看起来对”的模型，不等于一个“物理上对”的建筑。机场是一个在风、火、水、电、热、力、声、光、电磁等复杂物理环境中运行的生命体。
我们必须在虚拟世界中“预演”它在所有物理定律下的真实表现。这正是“Airport Experience”解决方案中最“硬核”的部分——“机场可持续工程”（Airport Sustainable Engineering）流程，由SIMULIA品牌提供强大的多物理场仿真能力。
这是为机场虚拟孪生注入“科学灵魂”的阶段。SIMULIA的价值，在于它能在建设之前，就回答那些“最坏情况”和“最优情况”的问题，完美支撑“四型机场”中“平安”和“绿色”两大核心目标。


首先，是“平安”的科学预演。为了杜绝戴高乐机场设计这种可避免的重大失误，我们将使用SIMULIA的结构分析（FEA）能力，对航站楼的复杂曲面屋顶、大跨度钢结构施加极端载荷——包括本地有史以来最大的风载、雪载、乃至地震波——以毫秒级的精度，模拟其应力分布和变形情况，确保其拥有足够的安全裕度。我们还将模拟更极端的情况，例如爆炸冲击波或燃气泄漏对特定区域的结构影响，以及火灾发生时烟雾的扩散路径（CFD仿真），并结合人群疏散仿真，确保所有“平安”预案都是科学有效的。
其次，是“绿色”的科学量化。这是实现“绿色机场”碳中和目标的唯一路径。我们将使用SIMULIA的流体动力学（CFD）和热力学仿真，精细模拟整个航站楼的内部空气流动和温度分布。我们将回答：HVAC（暖通空调）系统的出风口这样设计，能否在炎热的夏天，用最低的能耗，保证候机大厅的旅客体感舒适？我们还将模拟大面积玻璃幕墙的自然采光效果和热辐射，通过“生成式体验”AI，自动优化遮阳板的角度和材料，在“最大化采光”和“最小化热量”之间找到那个黄金平衡点。这种对能源的精细模拟和优化，是实现“绿色”指标的科学基石。
再者，是“人文”与“智慧”的科学支撑。为了解决成田机场式的社会冲突，我们将使用SIMULIA的声学仿真能力，在规划阶段就精准模拟不同跑道方案、不同起降时段的飞机噪声，将对周边社区的“分贝-影响图”直观地呈现给所有利益相关方，用科学数据取代情绪化的争论。为了支撑“智慧机场”的运行，我们将使用SIMULIA的电磁场仿真，模拟航站楼内部署5G、Wi-Fi和IoT传感器的信号覆盖，确保在客流最高峰时，每个角落的“一脸通行”和“AR导航”都能畅通无阻。
通过SIMULIA的多物理场仿真，“Airport Experience”将一个静态的BIM模型，进化为了一个动态的、经过科学验证的、鲜活的虚拟孪生。它在虚拟世界中承受了所有可预见的极端考验，从而确保了它在现实世界中的绝对“平安”与“绿色”。


机场不仅是工程奇迹，更是“人文”的载体和“商业”的战场。传统机场建设中，旅客体验和商业布局往往是工程的附属品。一个指示牌的摆放、一个商业区的划分，往往取决于工程师的“经验”，而非“体验”。
“Airport Experience”解决方案深刻地理解这一痛点，它提供了“机场营销体验”（Airport Marketing Experience）流程，由3DEXCITE品牌提供动力。3DEXCITE的核心能力，是将来自ENOVIA和CATIA的、工程级别的、冰冷的BIM数据，一键转化为照片级的、情感丰富的、可实时交互的“视觉孪生”。
这个“视觉孪生”的价值是多维度的，它直接服务于“人文机场”的建设和机场经济新模式的探索。
第一，它实现了“人文关怀”的可视化与迭代。我们不再是看着2D平面图去争论标识系统。规划者、运营商、甚至真实的旅客代表，都可以戴上VR头盔，“走进”这个1:1的、与未来机场一模一样的虚拟航站楼。他们可以亲身体验：从停车场走到值机柜台的引导是否清晰？“适老化”的字体是否足够大？无障碍通道是否真的“无障碍”？在虚拟中，修改一个指示牌的成本为零。我们可以反复迭代，直至找到最符合人类直觉的最佳“人文”方案。



第二，它革命化了“机场商业”的招商模式。机场的非航空收入（零售、餐饮、广告）是其利润的核心。传统招商模式是，零售商们看着平面图纸，靠想象力去“盲猜”一个铺位的价值。而在“视觉孪生”中，招商部门可以向全球的奢侈品牌、餐饮巨头展示：“这就是你未来店铺的1:1样貌。我们还可以为你叠加SIMULIA仿真出的未来客流热力图，你看，这个角落每小时将有1500名高价值中转旅客经过。”这种沉浸式的、数据驱动的“虚拟招商”，极大地提升了商业空间的价值，为机场“生成”了全新的商业模式。
第三，它极大地优化了“营销与培训”的成本。机场需要大量的营销素材和员工培训。3DEXCITE可以直接从“视觉孪生”中渲染出任意角度、任意光线下的高清效果图和宣传视频，其成本远低于雇佣摄影团队进行实景拍摄。更重要的是，在机场开业前数月，安保、地勤、消防等（中游）运营团队就可以在1:1的虚拟航站楼中进行沉浸式培训和应急演练，确保开业即巅峰。



当机场从设计、建设阶段，终于进入（中游）运营阶段，它就变成了一个每时每刻都在产生海量数据、应对无数突发事件的“动态巨兽”。纽瓦克机场的延误告诉我们，仅仅依靠老旧的系统和人力经验，必然导致混乱和低效。

“Airport Experience”解决方案提供了强大的“智慧运营”工具箱，其核心是DELMIA Quintiq和DELMIA Apriso。这套组合拳是机场的“运营优化大脑”，是实现“智慧机场”的核心战力。
DELMIA Quintiq是全球顶尖的规划、排程与优化（PSO）引擎。它要解决的，是机场运营中最为复杂的“数学难题”。它通过三大流程实现运筹帷幄：
首先是“机场资源规划”（Airport Resource Planning）。这针对的是机场的“固定”核心资产：机位、登机口、值机柜台、行李传送带。每天，机场都会收到一份包含数千架次航班的时刻表。Quintiq的任务是：在满足所有物理约束（如A380不能停小机位）、商业约束（如A联盟的航班优先停T2）和运营约束（如中转时间）的前提下，计算出一个“全局最优”的资源分配方案。这个方案的目标可能是“旅客总步行距离最短”，也可能是“航班准点率最高”，或是“运营成本最低”。它能在几分钟内，完成一个经验丰富的调度团队数小时也无法达到的优化水平。


其次是“机场地面运营规划”（Airport Ground Operation Planning）。这针对的是机场的“移动”资源：地勤人员、清洁人员、安检人员、摆渡车、行李拖车等。Quintiq的任务是，根据航班计划和客流预测，生成一份覆盖所有（中游）运营团队的、精细到分钟的“排班表”和“任务表”。它要确保在早高峰时段，安检口开放了足够多的通道；它要确保一架飞机落地后，加油车、行李车、清洁队能在规定时间内“准时准点”地在机位集结。它要平衡运营效率、员工技能、劳动法规和休息时间，生成一张“最优”的劳动力规划图。

再者是“空中交通管制规划”（Air Traffic Control Planning）。这是针对机场“最关键”的人力资源——空中交通管制员（ATCO）。ATCO的工作压力极大，其排班必须严格遵守法规，且需要大量的模拟机培训。Quintiq为这个高压领域提供了专业的规划工具，确保管制员的排班、培训和认证管理万无一失。

这三大规划流程，确保了机场的“计划”是科学的、最优的。

但现实世界充满了“变化”。航班延误、设备故障、天气突变……“智慧”的体现，不仅在于完美的计划，更在于对变化的“敏捷反应”。
这就是DELMIA Quintiq引擎的第二层价值：当一个突发事件（如雷雨导致30%航班延误）发生时，调度中心不再是手忙脚乱地打电话。操作员只需将新情况输入系统，Quintiq引擎会在几秒钟内重新计算，并给出一份将“连锁反应”降至最低的“新计划”。
而DELMIA Apriso则负责将这份“计划”执行下去，它作为“制造执行系统”（MES），将优化后的工单实时发送给每一个地勤人员的移动终端，并实时追踪任务的完成情况，形成“计划-执行-反馈”的闭环。



纽瓦克机场的设备老化和关西机场的持续沉降，暴露了传统“被动式”维护的巨大弊端——我们总是在设备“坏了之后”才去修，在地面“沉了之后”才去补。这不仅成本高昂，更容易引发运营的“熔断”。
“Airport Experience”的终极智慧，在于将“被动维修”转变为“主动预测”，将“孤立运营”转变为“全局掌控”。
这一变革由两大流程驱动：“机场维护分析”（Airport Maintenance Analytics）和“机场运营控制”（Airport Operations Control）。
“机场维护分析”流程是机场资产的“健康预测中心”。它首先通过ENOVIA CDE，拥有了机场所有关键资产（如BHS行李系统、捷运列车、空调机组、登机桥）的完整“虚拟孪生”档案——包括其设计图纸、材料、供应商和历史维修记录。接着，它通过NETVIBES的数据智能能力，实时接入这些资产上（中游）技术子系统部署的IoT传感器数据（振动、温度、转速、能耗）。



AI和机器学习（ML）模型会7x24小时不间断地分析这些数据流。它的任务不是等待警报，而是“预测”警报。它会发现：“T3航站楼的17号行李转盘的3号电机，其振动频率在过去48小时内出现了一种特定的高频谐波，这种模式与我们知识库中‘轴承即将失效’的模式匹配度高达95%。”
系统会立刻自动生成一个“预测性维护”工单。这就是“机场设施维护管理”（Airport Facility Maintenance Management）流程的开始。这张工单通过DELMIA Apriso，被发送到（中游）维护工程师的平板电脑上。这张工单不再是“去修17号转盘”，而是：“17号转盘3号电机轴承即将失效。请在今晚02:00-04:00的航班间隙（由Quintiq计算出的最优窗口期）进行更换。所需备件（型号XXX）已通知仓库备货。点击此处查看该电机的三维虚拟孪生拆解图和标准作业程序（SOP）。”
这种从“被动响应”到“主动预测”的转变，是“平安机场”和“智慧机场”的终极体现。它能将因设备故障导致的停机时间降低30%至50%，将维护成本降低20%至40%，并极大地延长关西机场这类设施的“健康”生命周期。

最后，这一切的数据流、计划流、预测流，汇聚到了“3D虚实融合宇宙”的“舰桥”——“机场运营控制”（Airport Operations Control）流程，即机场运营中心（APOC）的“4D态势感知驾驶舱”。


这是机场虚拟孪生体的“终极形态”。它不再是某个部门的工具，而是机场CEO和总调度长的“全局指挥中心”。在这个驾驶舱中，他们看到的不再是无数孤立的表格和2D地图，而是一个鲜活的、与现实世界完全同步的“4D虚拟孪生机场”（3D空间 + 1D时间）。
在这个“宇宙”中，所有的（中游）运营子系统数据都被实时叠加：航班数据（来自空管）、资源数据（来自Quintiq）、旅客数据（来自传感器）、安防数据（来自摄像头）、资产数据（来自维护分析）、商业数据（来自零售系统）、乃至（下游）社交媒体上的情绪数据（来自NETVIBES），全部汇聚于此。



当一个“黑天鹅”事件发生——例如，一场突如其来的雷暴，同时导致T2航站楼大面积停电和一条跑道关闭——指挥中心不再是“盲人摸象”。
他们在“4D驾驶舱”中会立刻看到：T2航站楼在虚拟孪生上变红；SIMULIA引擎开始自动模拟停电对HVAC和烟雾疏散的影响；Quintiq引擎在30秒内生成了三套应急方案：“方案A：所有航班转T1，旅客平均延误90分钟，T1安检口将超负荷30%。”，“方案B：T2航班备降周边机场，旅客平均延误180分钟，运营成本增加X百万。”，“方案C：启动T2应急供电，关闭非关键区域，开放T2的30%容量，结合T1分流，旅客平均延误70分钟。”
指挥官在掌握了“全局”信息和“预测”后果后，果断选择方案C。新的计划、新的工单、新的旅客引导信息，通过3DEXPERIENCE平台，一键下发给（中游）所有运营团队和（下游）所有航空公司。
这就是“Airport Experience”解决方案的终极价值。它不是一个简单的工具，它是一个复杂的系统，一个融合的多维宇宙。