數(shù)字孿生城市中BIM的價(jià)值
1.航天工程中的數(shù)字孿生應(yīng)用
NASA的阿波羅13號(hào)任務(wù)在1970年的發(fā)射后被迫中止,未能成功登陸月球。在面臨這一突發(fā)狀況時(shí),地面團(tuán)隊(duì)的首要目標(biāo)是確保宇航員的安全返回。然而,在距離地球33萬公里的太空中,他們面臨著一個(gè)重要問題:如何保證阿波羅13號(hào)執(zhí)行準(zhǔn)確的操作指令。
NASA在地球上擁有一模擬太空艙的設(shè)施,工程師們可以利用它來測(cè)試和策劃救援方案。這些設(shè)施的現(xiàn)代版本被稱為數(shù)字孿生技術(shù),它們?cè)试S工程師在虛擬環(huán)境中測(cè)試各種情景,不論是在物理構(gòu)建之前、期間還是之后。
“數(shù)字孿生技術(shù)的最終目標(biāo)是在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建、測(cè)試和構(gòu)建設(shè)備,”約翰·維克斯,NASA的創(chuàng)始成員之一以及領(lǐng)先制造專家,這樣解釋道。NASA采用這些技術(shù)的原因之一在于,相較于處理失敗的任務(wù)所需付出的代價(jià),這些技術(shù)的成本要低得多。
2. 制造業(yè)的數(shù)字孿生應(yīng)用
接下來,讓我們繼續(xù)探討數(shù)字孿生技術(shù)是如何應(yīng)用于從汽車到城市的各種設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營過程中的。新興的自動(dòng)駕駛和電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)典型例子。例如,特斯拉為每一輛生產(chǎn)的汽車都創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)字孿生,這使得汽車與工廠之間可以不斷交換數(shù)據(jù)。特斯拉可以利用這些數(shù)據(jù)來持續(xù)調(diào)整和測(cè)試汽車性能,并向汽車推送新的軟件更新。

DXC技術(shù)公司的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)平臺(tái)為自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)團(tuán)隊(duì)提供了數(shù)字孿生技術(shù)。這讓他們能夠?qū)θ蚍秶鷥?nèi)的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行高級(jí)分析,從而縮短了研發(fā)周期,減少了推出完全自動(dòng)駕駛汽車所需的時(shí)間和成本。
數(shù)字孿生技術(shù)可以創(chuàng)建出駕駛員及其行為、汽車及其行為,以及道路上其他汽車和道路本身的虛擬復(fù)制品。通過深入分析,數(shù)字孿生技術(shù)可以捕獲大量數(shù)據(jù),有助于解釋復(fù)雜的行為模式。
3. 城市的數(shù)字孿生應(yīng)用
技術(shù)在成功應(yīng)用BIM標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科和流程方面起到了關(guān)鍵作用。數(shù)字孿生技術(shù)將建筑物模型與深度分析工具和新興的工程技術(shù)相結(jié)合,創(chuàng)造出動(dòng)態(tài)的復(fù)制品。這些復(fù)制品可以模擬一個(gè)物理結(jié)構(gòu)的整個(gè)生命周期,從單個(gè)建筑物到整個(gè)城市,涵蓋了設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)的各個(gè)階段。
智能城市的數(shù)字孿生技術(shù)基于三個(gè)核心能力:統(tǒng)一的環(huán)境、精確的數(shù)字表示和豐富的洞察力。
首先,不同參與方的合作是不可或缺的,因?yàn)樯婕暗匠鞘谢A(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)、建設(shè)和維護(hù)需要多個(gè)利益相關(guān)者的合作。數(shù)字孿生技術(shù)必須能夠向所有參與資產(chǎn)生命周期的利益相關(guān)者開放。確保數(shù)據(jù)來源的真實(shí)性對(duì)于孿生技術(shù)的完整性至關(guān)重要,這需要適當(dāng)?shù)陌踩?、命名約定、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和訪問權(quán)限。
其次,在任何數(shù)字系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性都是至關(guān)重要的。隨著資產(chǎn)的建設(shè)、維護(hù)或更新,每一個(gè)細(xì)節(jié)都必須得到更新,否則數(shù)字孿生無法準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。通過在基礎(chǔ)設(shè)施中嵌入傳感器,數(shù)字孿生技術(shù)始終保持?jǐn)?shù)據(jù)的更新。
最后,精確的數(shù)字孿生技術(shù)允許用戶模擬物理資產(chǎn)在各種情境下的表現(xiàn),包括經(jīng)濟(jì)、效率和環(huán)境影響。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、三維可視化和實(shí)際建模等身臨其境的體驗(yàn)為用戶提供了深入了解的機(jī)會(huì)。
5. 展望未來
預(yù)計(jì)更多的城市將采用基于BIM標(biāo)準(zhǔn)和流程的數(shù)字孿生技術(shù),以推動(dòng)城市的宜居性和可持續(xù)性發(fā)展。這些技術(shù)將繼續(xù)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用,從汽車制造到城市規(guī)劃,為我們創(chuàng)造更智能、高效、環(huán)保的未來。通過數(shù)字孿生技術(shù),人類可以更好地理解和塑造我們生活的城市環(huán)境。