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聚焦行業熱點資訊 走在新基建建設前沿
數字孿生是未來智能建筑的新生命線。
什么是數字孿生
Digital Twin數字孿生通過使用傳感器收集有關物理項目的實時數據，充當物理世界和數字世界之間的橋梁。然后，這些數據將用于創建項目的副本，從而使其能夠被理解，操縱或優化。盡管數字孿生的概念自2002年以來就已經存在，但是僅由于物聯網（IoT）的實現，它才變得具有成本效益。用于描述類似技術的其他術語包括虛擬原型，混合雙胞胎技術，虛擬雙胞胎和數字資產管理。
比如，城市中的實體道路與導航軟件中的虛擬道路就是一對“數字孿生”；在電腦中的word文檔與打印出來的紙質文檔就是一對“數字孿生”。如此延伸下去，這樣的實體物可以拓展到任何實物上，小到一顆螺絲，大到人體、城市、地球，甚至是整個宇宙（如果有那么大的數據能力的話），都可以產生對應的“數字孿生”對應的虛擬（信息）體。簡而言之，數字孿生是流程，產品或服務的虛擬模型。虛擬世界和物理世界的這種配對允許對數據進行分析和對系統進行監視，以在問題發生之前就及時解決，防止停機，開發新機會，甚至通過使用仿真來計劃未來。
業界廣泛認為，數字孿生（Digital Twin）這一概念最早追溯到Michael Grieves教授2002年在密歇根大學PLM（產品生命周期管理）中心對產業界做的一次演講。2014年，Michael Grieves在其撰寫的“Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication”（數字孿生：通過虛擬工廠復制實現卓越制造）白皮書中進行了詳細的闡述。他認為通過物理設備的數據，可以在虛擬（信息）空間構建一個可以表征該物理設備的虛擬實體和子系統，并且這種聯系不是單向和靜態的，而是在整個產品的生命周期中都聯系在一起。
數字孿生之所以受到關注，是因為它們還集成了人工智能（AI）和機器學習（ML）之類的東西，以將數據，算法和上下文結合在一起，從而使組織能夠測試新想法，在問題發生之前發現問題并進行遠程監控。傳統上，數字孿生被用來改善諸如風力渦輪機或噴氣發動機的單一資產的性能。但是，近年來，數字孿生變得更加復雜，不僅連接了一種資產，而且連接了資產系統，甚至整個組織。IoT技術的擴展在很大程度上已實現了這一目標。
隨著數字孿生變得越來越復雜-將多種資產聚集在一起，并將其與有關流程和人員的信息結合在一起，它們幫助解決復雜問題的能力也在提高。在辦公樓，醫院，學校，制造設施等已建成環境中，此應用程序可以成為游戲規則改變者。
數字孿生有四個關鍵組成部分：
（1）數據（例如建筑系統，外部數據和藍圖數據）
（2）推理（例如AI / ML模型或非線性規則）
（3）關鍵績效指標（例如效率，排放，凈營業收入和安全指標）
（4）上下文（例如乘員行為，系統/設備行為和工作流程）
只有以有意義的方式映射了這四個關鍵組成部分，企業或組織才會擁有真正的數字孿生系統。
數字孿生如何使智能建筑變得更加智能
數字孿生已經在組織層面上對商業房地產建筑產生了巨大影響。尤其是，數字孿生使建筑運營商可以將以前未連接的系統（從安全性到HVAC到尋路系統）整合在一起，以獲得新的見解，優化工作流程并遠程監控流程。
它們還可以使居住者對自己的工作區和環境條件有更多的控制權，從而增強了租戶的體驗。通過優化系統并連接人員，業主和運營商可以使用數字雙胞胎來降低成本，避免未來成本，提高入住率并提高整體資產價值。據測算，數字孿生可以將某些建筑物的運營成本每年降低每平方米52元人民幣。
在其他用例（例如，智能醫院）中也是如此。通過創建醫院的數字孿生，醫院管理員，醫生和護士可以對患者的健康狀況和工作流程獲得強大的實時洞察力。通過使用傳感器監視患者并協調設備和人員，數字孿生提供了一種更好的方法來分析過程，并在需要立即采取行動時在適當的時間提醒適當的人員。
英國制造業研究所（The Institute for Manufacturing）在西劍橋開展了一個項目，該項目由Ajith Parlikad博士領導，目的是開發劍橋大學制造學院（IfM）的動態數字孿生子，以及更廣闊的西劍橋校園，以展示其對設施的影響管理，生產力和福祉。最終為英國開發“國家數字孿生網絡”的野心提供支持。具體細分目標表現為：
數字孿生與建筑信息模型（BIM）
Digital Twin與BIM（建筑信息模型）軟件之間存在一些關鍵相似之處。簡單地講，BIM專注于建筑物的設計和建造，Digital Twin可以模擬人們如何與建筑環境互動。具體而言，數字孿生與建筑信息模型之間存在著以下差異：
1.BIM用于設計和施工
BIM在設計和建造過程中（而非運營和維護）進行了協作和可視化調整。BIM的目的不是創建可運行建筑物的活的模型，而是幫助建筑師和建造建筑物。
BIM軟件的重點是創建可可視化建筑物物理和功能方面的協作設計和建造過程。在新建筑的設計和原型制作階段中進行可視化對于AEC理解空間關系至關重要。與Digital Twin不同，此物理信息模型針對運行中的建筑物進行了調整，而不是針對每天占用和使用的建筑物進行調整。
2. BIM不是為實時操作響應而設計的
數字孿生很快被公認為建筑物技術堆棧中最有價值的部分–它實時地全面反映了您所構建的環境。一個數字孿生可以給你關于構建子系統的當前狀態，他們是如何被居住者行為的影響時，像HVAC或照明資產的運行情況。該模型會隨著時間的推移而發展，以在資產生命周期的每個新階段提供更多價值。BIM是任何Digital Twin的關鍵數據輸入，但是僅BIM不能回答設施經理可能對優化運營提出的運營問題。
3. BIM專注于建筑物，而不是人
數字孿生的下一個發展將看到用例將不僅限于資產，還包括整個組織或組織的數字孿生（DTO）。這意味著人員、過程和行為也將是重要的數據源，這些數據將為 Digital Twins提供有關已構建環境的更多上下文。
數字孿生的意義
數字孿生技術是Gartner公司在2017年評選的十大戰略技術趨勢之一。數字孿生概念代表了物理世界和虛擬世界的融合，每個工業產品都將獲得動態的數字表示。從設計階段到部署階段的整個產品開發生命周期中，組織都可以擁有完整的產品數字足跡。這些“連接的數字事物”實時生成數據，這可以幫助企業更好地提前分析和預測問題或給出預警，預防停機，開發新機會，甚至通過使用仿真以更低的成本為將來計劃更好的產品。所有這些都會對提供更好的客戶業務體驗產生更大的影響。融合了大數據，人工智能（AI），機器學習（ML）和物聯網的數字孿生技術是工業4.0的關鍵，主要用于工業物聯網，工程和制造業務領域。物聯網的廣泛覆蓋和使用已使Digital Twins具有更高的成本效益和商業領域的可訪問性。
作為最早涉足配對技術（當今數字孿生的先驅）的人，NASA是對數字孿生的意義和應用理解最為透徹也最受益的機構。“數字孿生的最終愿景是在虛擬環境中創建、測試和構建我們的設備，”NASA領先的制造專家兼NASA國家高級制造中心經理John Vickers說。“只有在達到要求的性能時，我們才進行物理制造。然后，我們希望該物理建筑物通過傳感器綁定到其數字孿生子，以便該數字孿生子包含通過檢查物理建筑物可能擁有的所有信息。”
數字孿生的應用
通過實施數字孿生，組織可以更好地了解產品性能，改善客戶服務并基于這些見解做出更好的運營和戰略決策。我們已經開始看到數字孿生在以下領域的主要應用。
數字孿生在中國
在中國，探索數字孿生技術對于城市治理、工業制造等領域的應用和價值的機構和活動百花齊放。以 BIM、CIM(City Information Model)、VR/AR、AI 等先進技術為主攻方向的科技公司發力“數字孿生”方案研發。
不僅停留在探討階段，艾三維技術已經在率先推進數字孿生城市建設。堅持數字城市與現實城市同步規劃、同步建設，打造具有深度學習能力、全球領先的數字城市。
不管是用Fuzor、還是BIM施工協同管理平臺、Navisworks做相應施工4D模擬時，需要讓模型同進度相關聯，如何精確選擇模型構件與之關聯？有人采取了選擇集的辦法，有人選擇了按樓層篩選，還有人采取了過濾的方式，最笨的辦法想要某區域模型，框選，然后再把多余的再去除，方法多種多樣，不過我們最終目的是...
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