数字孪生与BIM

寂静回声

在探讨软件技术之前，大家先探讨一个难题：CATIA是否算一个BIM软件？假如在十年前提出这个问题，回答应该是“否”，由于那时候的CATIAV5版本并不带有工程建筑有关的信息内容标准。而在今天，全新的CATIA软件是根据达索系统的3D感受服务平台之上，适用建筑业的IFC国际标准，详细的包括工程建筑信息内容，这理应称之为一个BIM软件了。然而，如果把今日的CATIA作为一个BIM软件，确实是有屈才之嫌，由于CATIA（严格意义上来说，理应是根据3Dexperience服务平台的总体解决方法，包含CATIA、DELMIA、SIMULIA、ENOVIA、3DEXCITE等好几个知名品牌，但大家暂且应用CATIA做为代表）的核心理念并不是BIM，而是“数字孪生（DigitalTwin）”。那么，这两个定义有什么差别呢？BIM（BuildingInformationModeling，工程建筑信息内容实体模型）这一专有名词明确提出于2002年。在这以前，3D数字化技术在加工制造业早已发展了约二十年，并被加工制造业采纳变成广泛的工作方式，但它对建筑业还是新鲜事物。出自于向高端装备制造学习的目的，一些软件技术工程师开发设计了专门用以建筑行业的3D设计方案软件（如ArchiCAD、Revit），并从而造成了BIM这一定义，并慢慢在建筑业广为流传。殊不知，历经近二十年的发展，建筑行业对3D数字化技术的运用依然远称不上取得成功，不但无法变成广泛的工作方式，离加工制造业的差距甚至越来越大。
BIM是由建筑设计师明确提出的，代表了建筑设计师眼里的数字化工程建筑。殊不知，因为当代建筑行业日渐繁杂和系统化，建筑设计师眼里的工程建筑实际上是不详细的。举例来讲，建筑师会规定在大厦中置放一套电梯轿厢系统，但他并不会设计电梯轿厢系统的内部构造——它是电梯轿厢技术工程师的岗位职责。相近的，建筑师会明确提出建筑立面建筑幕墙的造型设计和外型实际效果规定，但他并不会设计建筑幕墙的生产制造方法和安装关键点，它是建筑幕墙技术工程师的岗位职责。更不要说房屋智能控制系统、安全保卫系统等，这些都远远地超过了建筑设计师的工作能力范畴。现代主义建筑事实上是由好几个子系统构成的繁杂整体，建筑设计师承担创建由这些子系统组成的整体感受，但绝大多数子系统对建筑设计师仅仅只是一个黑盒子，并不了解其內部关键点。每个技术专业工作人员也只清楚自己承担的內容，没人彻底清晰全部房屋建筑的所有关键点。它是今天建筑行业的现况，和古建筑匠人一手掌握全局性的状况早已彻底不一样了。
假如BIM只是为建筑设计师服务，它描述的是建筑设计师眼里的工程建筑，其目标是进行建筑设计师的岗位职责，比如计划方案数据可视化、生成工程图纸、及其处理不同预制构件/子系统之间的碰撞矛盾。这对建筑设计师是有使用价值的，但对其它技术专业工作人员则是不足的。比如在我们必须对电梯轿厢系统展开检修时，传统式BIM实体模型并不包含电梯轿厢系统的关键点结构及其操纵逻辑性，因而这类实体模型对电梯轿厢维护保养人员基本上没有使用价值。类似的，传统式BIM软件也无法解决细致的建筑幕墙结构和各类繁杂的智能控制系统。因而，技术专业工程师经常觉得BIM软件的功能不够，而运维管理人员也常常发觉BIM实体模型并不包含他们需要的所有信息内容。
BIM的另一个局限性是它针对建造过程（包含加工厂预制构件和现场安装两个阶段）的关注不足。BIM叙述的是建造的最后成效，但建造自身是一个动态性过程。建筑设计师眼里的一个预制构件（比如一块建筑幕墙控制面板）可能是由好几个零件构成，他们需要各自展开设计、生产、运送，再依照一定的生产流程展开预装配或现场安装。建造的方法不但在极大水平上影响了工程施工成本费，也会影响到最后的客户体验。传统式的建筑设计师并不太关注建造过程，而做为对比，加工制造业的室内设计师不但要设计一个商品的功能和造型，还要设计产品的生产工艺流程和安装步骤。伴随着建筑行业自身从传统式的现场人力资源劳动者迈进预制构件化、安装化和机械化施工，制造行业也必须把这种预制构件/子系统的生产工艺流程和安装步骤列入到数字化实体模型中，产生动态性的全过程数字模拟仿真。这类整个过程数字模拟仿真不但包括工程建筑产品自身，更应把生产线设备、施工技术、工作人员、施工期、品质记录等各类信息内容包括进去，形成建造全过程的详细记录。

假如BIM只是为建筑设计师服务，它描述的是建筑设计师眼里的工程建筑，其目标是进行建筑设计师的岗位职责，比如计划方案数据可视化、生成工程图纸、及其处理不同预制构件/子系统之间的碰撞矛盾。这对建筑设计师是有使用价值的，但对其它技术专业工作人员则是不足的。比如在我们必须对电梯轿厢系统展开检修时，传统式BIM实体模型并不包含电梯轿厢系统的关键点结构及其操纵逻辑性，因而这类实体模型对电梯轿厢维护保养人员基本上没有使用价值。类似的，传统式BIM软件也无法解决细致的建筑幕墙结构和各类繁杂的智能控制系统。因而，技术专业工程师经常觉得BIM软件的功能不够，而运维管理人员也常常发觉BIM实体模型并不包含他们需要的所有信息内容。

[size=0.6]说白了，BIM是工程建筑（building）的信息内容模型，但什么叫做工程建筑？船只的数字实体模型一般 不被认为是BIM，虽然船只一样出示人居空间。那么公路桥梁、隧道施工、铁路线、水坝、矿山开采、工业生产线……这种算作BIM吗？假如觉得这种也是BIM，那么BIM软件就理应具有这种专业领域的信息资源管理工作能力。可是，传统式BIM软件通常是专门针对建筑物而开发设计的，对其他行业的信息资源管理工作能力是不具备或不健全的。——举例来讲，许多BIM软件不可以建立道路中心线这样的技术专业对象，也无法定义房子预制构件以外的目标种类（如路轨或水坝）。

[size=0.6]与BIM对比，数字孪生（DigitalTwin）核心理念在实质上具备更优秀的普适性实际意义，因而达索系统（还有其他软件公司）应用这一专有名词来叙述我们的企业愿景。“DigitalTwin”是由美国NASA最先明确提出的，虽然它没有教科书式的界定，但大体来讲，一般认为数字孪生包括下列多层含意：
1）在数字空间内，应用高度精准的数字实体模型来叙述和仿真模拟现实世界中的事物
2）将现实世界中收集的真正信息内容体现到数字实体模型，使之随现实展开升级
3）在数字室内空间内，应用实体模型和信息内容展开预测性的模拟仿真剖析和数据可视化。

从工作流程来看，数字孪生不但是建模，还包含全生命周期的模拟仿真；而从应用领域来看，数字孪生的核心理念并不是朝向工程建筑那样的特殊行业，仅仅只是朝向整个客观世界，大到宇宙星球，小到分子原子，一切都能够用3D数字化方法展开建模和模拟仿真。根据数字孪生技术，我们可以在虚幻世界中对现实世界展开剖析和提升，进而作出更为明智的管理决策，改进大家所生活的现实世界。正如同建筑行业自身是现实世界中的一个阶段，建筑行业所涉及到的数字实体模型——不论是城市建设、基础设施建设还是工业产品——也都是这一虚幻世界中的一环。大家务必以统一的数字化技术和服务平台来解决现实世界中各个方面的数据信息和步骤。