如所有傳統(tǒng)行業(yè)一樣，建筑工程也在數(shù)字化技術(shù)的普惠之下開啟了新一輪創(chuàng)新，正在經(jīng)歷概念泡沫、應(yīng)用探索、平臺經(jīng)濟、技術(shù)融合等逐步升級的不同階段。但建筑所涉及的系統(tǒng)繁雜，所以實時監(jiān)管與可視化便成為了最迫切的需求。
這一方面推動了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及各類智能傳感器的廣泛應(yīng)用，另一方面也加速了可視化載體由二維平面圖紙向三維可交互模型的過渡。
如果說BIM(建筑信息模型)是可視化平臺建設(shè)的地基，那么數(shù)字孿生便是在此基礎(chǔ)上搭建出來的框架結(jié)構(gòu)，最后由“包羅萬象”的數(shù)據(jù)作磚瓦，建造出完整的平臺。
近年來，越來越多的廠商開始布局數(shù)字孿生平臺，但由于“家世背景”不同，無論是平臺架構(gòu)還是技術(shù)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(shù)字孿生資產(chǎn)平臺，深度挖掘了工程不同環(huán)節(jié)的痛點與需求，全面覆蓋了建筑全周期數(shù)據(jù)。
建筑工程的前生今生
縱觀我國建筑工程的漫漫發(fā)展歷程，每一次提速都離不開新興技術(shù)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(tài)、交互、預(yù)測三個階段，也就是工程數(shù)字化升級的“昨天、今天和明天”。
“昨天”是由BIM牽引的靜態(tài)映射階段。
BIM最早由Autodesk公司于2002年率先提出，并自2013年開始在中國進入快速發(fā)展期，政府頻發(fā)多項文件鼓勵工程建設(shè)項目應(yīng)用BIM技術(shù)，以加快推進工程建設(shè)項目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理。2020年前后，BIM開始愈發(fā)頻繁地出現(xiàn)在招投標文件及設(shè)計方案中，并從一些大型項目開始，逐漸過渡到以BIM為載體的無紙化交付。彼時，BIM的應(yīng)用大多是由政策支持、國企推進，用于標桿項目的先進技術(shù)案例宣傳，行業(yè)關(guān)注重心仍停留在展示層面——哪種建模方式更好、三維漫游如何展示等等。
而在最近幾年，經(jīng)過實際落地的淬煉試驗，BIM應(yīng)用已經(jīng)逐漸從最初的政策推崇過渡到了從經(jīng)濟效益出發(fā)的理性抉擇，加之國內(nèi)建設(shè)項目節(jié)奏放緩，BIM有了更加充足的成長空間，行業(yè)熱議更多的是如何將BIM與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)相結(jié)合，從而幫助建筑業(yè)降本增效。
“今天”是隨著數(shù)字孿生平臺落地而掀起的智能交互時代。
誠然，BIM模型終究只是靜態(tài)模型，缺乏可操作性與時效性，在施工過程中無法實時同步工程進展與工程設(shè)備管理情況，在后期運維中亦無法實時追蹤樓宇的運行狀態(tài)。但這一局限性也隨著數(shù)字孿生平臺的崛起而突破，在物聯(lián)網(wǎng)的加持下，實時數(shù)據(jù)可視化成為可能。
目前，建筑領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字孿生平臺已經(jīng)逐漸形成了兩股流派，一部分師承游戲引擎，將重點放在了可視化場景展示上，但對于建筑工程的理解稍顯薄弱，很難將工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與應(yīng)用場景結(jié)合，從而挖掘數(shù)據(jù)之于工程的實際價值。而另一部分則是成長于傳統(tǒng)的建筑工程之中，自身對于工程的不同環(huán)節(jié)都有較深的洞察與理解，加之在BIM、GIS等智能建筑基礎(chǔ)能力上修煉已久，可以通過不斷提升模型能力來逐步優(yōu)化其數(shù)字孿生平臺的可視化效果。
以大型商場項目的數(shù)字孿生平臺為例，前者可能會通過錨點、攝像頭等細化商場的場景，甚至可以模擬出清晨傍晚不同時段的光線效果以及內(nèi)部門店的陳列，從而展示不同條件下的運營場景。但后者則是更加關(guān)注建筑管理，例如能耗優(yōu)化、建筑資產(chǎn)管理等，其善于利用數(shù)字孿生體的性能參數(shù)、屬性數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)終端所采集的數(shù)據(jù)相結(jié)合，來輔助管理者更好的優(yōu)化工程實施與建筑運行。
尺有所長寸有所短，但面對日益明確的建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型需求，不同“流派”的數(shù)字孿生平臺也勢必將殊途同歸，即兼顧可視化效果與數(shù)據(jù)價值挖掘，打造有生命力的建筑孿生體。而成長于工程領(lǐng)域的模視元宇所推出的工程數(shù)字孿生資產(chǎn)平臺不僅錨定了工程場景的真實痛點，同時還在持續(xù)精耕細作優(yōu)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(shù)字化的“明天”，將實現(xiàn)通過數(shù)字孿生平臺對實際工程應(yīng)用進行風險預(yù)測，即基于仿真算法，對事件未來運行過程進行可視化預(yù)演和結(jié)果預(yù)測，甚至還能夠通過構(gòu)建知識庫、算法庫等，實現(xiàn)孿生場景對物理世界突發(fā)事件學(xué)習(xí)分析，并執(zhí)行具有時效性的自主決策。
“真模型才是真孿生”
毫無疑問，當下的數(shù)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(xiàn)場的管理，另一方面還應(yīng)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(yè)玩家顯然更具優(yōu)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(shù)字孿生資產(chǎn)平臺(下簡稱“Vothing平臺”)的建設(shè)之中，并提出了“真模型才是真孿生”的理念。
什么是“真模型”?
區(qū)別于市場上部分基于Unity 3D或UE4建模的數(shù)字孿生平臺，模視元宇以工程BIM模型為基礎(chǔ)打造的數(shù)字孿生體能夠完整呈現(xiàn)模型的原始精度和掛載數(shù)據(jù)，Vothing平臺的“真模型”之所以真實，也是因為其所承載的工程BIM模型完整保留了模型精度和材質(zhì)，無任何簡化和瓦片化處理，從而實現(xiàn)了場景的真實映射與細節(jié)信息的精準體現(xiàn)，甚至能夠表達場景中每一根管線的上下游邏輯關(guān)系。
同時，Vothing平臺除了支持工程BIM模型外，還實現(xiàn)了對眾多元素類型的覆蓋，例如工程GIS類數(shù)據(jù)：傾斜攝影、高程數(shù)據(jù)、WMTS/WMS/TMS地圖服務(wù)、kML、矢量SHP等，還有包括建筑白膜、電子圍欄、擴散環(huán)、全景圖、火焰、煙霧、多態(tài)線、數(shù)據(jù)標簽、視頻標簽等用于孿生呈現(xiàn)的元素，用戶可以可根據(jù)工程的實際需求來選擇相應(yīng)元素進行場景搭建。
由于Vothing平臺采用了流式加載方式和預(yù)測式加載技術(shù)，對于大體量模型或場景都能實現(xiàn)秒級的呈現(xiàn)和加載，以BIM模型加載為例，對于20-30萬構(gòu)件的模型，幾乎是無等待的呈現(xiàn)，50萬構(gòu)件以上的全精度模型也可以實現(xiàn)秒級的加載和呈現(xiàn)。
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(xiàn)了實體工程的靜態(tài)孿生，而數(shù)據(jù)的注入才是激活其生命力的關(guān)鍵所在。所以，如何將工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)以及工程全壽期的過程數(shù)據(jù)與工程孿生體進行雙向結(jié)合至關(guān)重要，而這也是實現(xiàn)“由數(shù)據(jù)驅(qū)動場景、由場景呈現(xiàn)數(shù)據(jù)”這一目標的核心。
針對于此，Vothing平臺設(shè)置了適配器服務(wù)功能模塊，支持多種物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和自定義數(shù)據(jù)的接入。例如，當下常用的MQTT、OPC、HTTP等通用物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，均可通過平臺搭載的通用適配器服務(wù)或自定義的適配器服務(wù)，快速將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)接入到孿生場景中。同時，其也支持面向數(shù)據(jù)庫的自定義適配器服務(wù)，用以接入工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
在數(shù)據(jù)接入平臺后，管理者便可根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求，對其進行分類或治理，最終用來驅(qū)動工程孿生體以及數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，而這才是在真正意義上實現(xiàn)了平臺中的模型與現(xiàn)實世界中的工程場景完全同步的“真孿生”。
眾所周知，建筑工程數(shù)據(jù)包羅萬象，涉及的細分系統(tǒng)繁雜，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備體量大，但平臺開發(fā)人員往往缺乏工程知識儲備，反之，建筑工程從業(yè)者也很難直接上手搭建數(shù)字孿生平臺。所以，“提需求—寫代碼—看效果—調(diào)代碼”的冗長過程經(jīng)常需要反復(fù)進行，其所耗費人力、時間成本巨大。
而Vothing平臺則是為用戶提供了完全低代碼的搭建環(huán)境，簡單的操作即可完成場景的創(chuàng)建和定位，同時還能通過接入的實時數(shù)據(jù)驅(qū)動BIM模型、動畫、二維標簽、三維標簽、熱力圖、擴散環(huán)、雷達掃描、等場景元素實時變化。此外，該平臺還內(nèi)置了種類多樣的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)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(jù)項目需求自定義的組建可視化的業(yè)務(wù)場景，真正實現(xiàn)“需求人即開發(fā)者”這一目的。
以“真模型”為起點，以服務(wù)于工程行業(yè)的“真孿生”作為目標。能感受到模視元宇正在打造一款真正可用、好用、易用的工程孿生平臺，在眾多數(shù)字孿生應(yīng)用淪為“面子孿生”的大環(huán)境下，Vothing平臺為工程的可視化管理決策提供了新的思路，為工程行業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用的發(fā)展提供了“里子”。
據(jù)介紹，某CBD中心塔樓依托于Vothing平臺，建立了基于安全風險要素控制的人員、設(shè)施、設(shè)備、環(huán)境、結(jié)構(gòu)模塊化分解模型標準庫系統(tǒng)、基于模塊化快速建模的虛擬仿真技術(shù)方法，實現(xiàn)安全風險三維場景的參數(shù)化快速搭建，實現(xiàn)了對現(xiàn)場施工人員、塔吊、鋼平臺等設(shè)施設(shè)備的實時監(jiān)控，平臺兼容主流BIM建模軟件，實現(xiàn)了模型的快速轉(zhuǎn)換導(dǎo)入，提高了安全管控效率，有效減少了現(xiàn)場安全管理人員，此前，該項目預(yù)計投入管理人員800人，應(yīng)用Vothing平臺后管理人員減少至500-600人，大大節(jié)省了人力成本。
寫在最后
最近幾年，我國建筑節(jié)奏放緩，逐漸轉(zhuǎn)向存量市場，而這對于建筑工程市場而言則是有了更加充沛的時間與精力去精耕細作、打磨數(shù)字化平臺。在可以預(yù)見的未來，數(shù)字孿生平臺或許會成為新建項目的必選項，尤其是在邁過概念泡沫期后，企業(yè)將更加關(guān)注數(shù)字孿生所帶來的實際經(jīng)濟效益，這便需要對工程有著深刻理解，才能夠有的放矢，切中工程管理者所需。
