基于BIM技术的数字化孪生体系的详情分析

伴随着信息时代的来临，各类层出不穷的新技术定义也不断问世，其中在工程建筑行业中，数字孪生便是在BIM技术广泛运用下的其中一个十分关键的物联网新技术。下边让我们详尽了解一下数字孪生是一个怎样的定义，及其它与BIM技术都有怎样的关联。
一、从BIM迈进数字孪生
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3D感受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？掌握这个问题，有利于大家思索软件的技术实质，因此本系列产品文章内容就从这儿正式开始。
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。造成这类状况的原因是各个方面的，但大家务必了解到BIM这一核心理念（及其传统式BIM软件）存有相当的局限性，不能满足客观性的制造行业要求。
如同其名字所表明的，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。那么接下来的难题是：在我们要建立数字化工程建筑时，必须做到哪种水平？
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