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关于BIM、CIM、智慧城市、数字孪生城市、5G、工业互联、物联网思考

时间:2020-07-26

疫情期间很多思维可以安静的思考,聊聊BIM吧;

不知道BIM是什么的自行百度;

从这个概念提起到现在已经有N年的时间;

貌似这两年有些热门,全部都起源于BIM靠上了智慧城市,新热点也叫数字孪生城市(源于雄安城市规划概念);阿里的鼻子很灵光,雄安一公布就想参与到数字孪生城市平台建设上;

数字孪生城市这个概念如果能够完成,那么将是建设智慧城市的唯一的基础设施数字工程;可能不只是智慧城市,还有智慧工业(也叫什么来着··~工业4.0);

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【关于数字孪生城市】

数字孪生城市新加坡法国也都在试验,都和达索签了协议,其实核心的建设主要是物理城市的虚拟建模,加上虚拟物体的信息传感,这个就需要GIS和硬件传感器等,最主要的是前面说的建模,关键点在于他不是对某一栋楼或者耨一区域的简单建模,重点是深度建模,和建模后模型的准确度,整个城市模型之间的链接,就相当于你走路,你从你家出来走到路口不能中间留个缝吧,这个时候有意思的事情就来了,体现建模技术最核心的点就在于这里,你家门口的边界和你家门口的路的边界,【是不是完全能够完美拼合在一起】,因为如果建设体量如此巨大的城市模型,这个不是人力所能购完成的,一定需要智能技术的支撑,所以这个也是对智能技术能否建立这么完美的模型的核心考验。

数字孪生(Digital Twin ):目前公认最早由美国密歇根大学的Michael Grieves教授,于2003年在讲授的PLM(产品生命周期管理)课程上正式引入,并于2014年在其所撰写的“Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication”白皮书中进行了详细的阐述。

数字孪生模型由三部分构成:现实空间的真实产品、虚拟空间的虚拟产品、通过数据和信息将真实产品与虚拟产品,绑定到一起,两者同生共存,虚实交融。数字孪生的概念与模型最初主要用于工业制造。

美国国防部(NASA)、PTC公司、西门子公司、达索公司等都在2014年接受了“Digital Twin”这个术语,并开始用于生产和市场宣传。

【关于大数据】

大数据自计算机诞生起就已存在,只是因为传统信息化的条块化导致数据从没被聚集过;故数据被聚焦后大数据形态一直未能被产业界、科技界认知到。直到互联网高度发展之后单个企业(谷歌/阿里/腾讯等)自身就形成了大数据形态,且被产业界感知到其独有价值;于是2012年起,麦肯锡等公司正式提出了大数据概念,从此大数据开始风靡全球。因大数据最早源于互联网,从此大数据被深深打下互联网大数据烙印。

但是真正的大数据存在于工业界,仅仅建筑BIM数据量是非常大的,单体建筑的BIM数据都是以G为单位;其他工业模拟数据量也是非常巨大;

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【数字孪生城市建模】

要看需求建模的深度,工程级别的必须是BIM,而且BIM也有模型深度不同的。目前有一些倾斜摄影的城市建模,但模型深度和BIM是不能比的。基本只能用来看,就是可视化的展示。这个就看城市三维建模的具体需求了,毕竟深度不同成本也不一样。而且目前大规模的城市深度BIM建模目前的常规BIM模式是不行的,一栋建筑的BIM数据基本都要几十上百G的数据,大规模城市深度BIM模型,靠目前的人工BIM常规建模是不可行的,就算甲方付得起费用,时间上也负担不起这个成本。

城市深度BIM建模的前提是做数字孪生城市的需求,所以普通的可视化需求是不需要深度建模的;大规模的城市深度BIM建模主要是政府机构来主导的,这个还需要政府机构对BIM建模的认识要深入,毕竟很对是需要政府投资的,有时候大规模投资了还出不了预期成果,或者重复投资,因为这里城市深度BIM建模是数字孪生城市的基础模型架构,这个建不好数字孪生城市的基础就打不好,所以再多的智慧城市的美好发展规划都如空中楼阁;

【为什么说基础性很重要】,这里还有一点必须要指出的是,城市深度建模的范围深度和统一统筹协同,城市的概念我们可以见到的是地上建筑、道路、桥梁、公园绿地、公共设施等,还有我们看不见的地下管道、水暖电网燃污管线、地下交通轨道、机密设施、地下水、地下河、地质构成等,这些也都有不同深度的BIM,建设数字孪生城市需要这些不同深度的BIM模型建立协调统一的模型系统,这个模型才是我们建设数字孪生城市的基础BIM综合模型;未来的国土空间规划、地质勘探测绘、新型的3D城市导航、一些新兴概念都可以衍生出来。

【关于网友一些BIM应用的疑惑】

目前关于BIM云建模的实施,目前有一些创新科技已经可以开展BIM 的云建模服务,这个为未来CIM,数字孪生城市大规模建模应用提供了底层技术驱动力。从而打开BIM产业目前的行业应用僵局。

可能有些网友要问,目前常规的BIM建模软件revit等其他的技术应用也可以做BIM方面的 业务应用,存在什么问题,BIM市场目前的现状是什么原因造成的,为什么没办法大规模推广应用。

首先,这个重点在于BIM的应用场景的多样性,BIM模型对各类应用场景的共享,有些软件目前可以实现多场景的共享,问题在于A软件的模型对B软件其他应用场景的共享支持,这类问题决定了众多应用场景都是根据弄一类应用场景的需求进行单一需求建模,已有的BIM模型对其他应用场景重复利用有限。【各类BIM支持软件技术之间的应用壁垒问题】

其次,目前BIM建模大多都是基于二维图纸的基础上进行翻模,在很多方面没有发挥BIM模型的优势,人工翻模的速度甚至也赶不上工程进度,BIM 模型的应用性大大折扣,目前的BIM模型往往在大型基建BIM竞赛一些范例项目中有写象征性应用,大规模的应用受限于人工翻模的速度和质量,质量就是人工翻模的模型准确性无法重复检测,模型的使用者无法判断整体模型哪里存在错误,这个也是重要原因之一。

第三,BIM的核心出发点其实是正向设计,正向设计不了解的自行百度哈,其实简单理解就是【先建模后出图】,这个厉害了,实现正向设计后,繁琐的出图工作全部交由计算机的BIM模型来输出,设计人员将更多的专注于设计标的本身的设计,那么在建模的同时结合各个设计专业,可大大提高设计效率,设计质量,可能今后对设计院的绘图人员是个悲剧,这类小伙伴要长远考虑今后的职业发展规划了,对设计院是个好事情,不需要承担大量的人力成本、培养成本,以及繁琐的绘图人员频繁的培养和人员流动。

目前的某些软件的高级功能如国外某些知名软件提供了正向设计功能,但是为何目前设计院都没广泛使用正向设计开展业务,核心原因是设计模型出图的质量不行,目前所有正向设计模型的出图,几乎都需要设计人员重新画图,原因是正向设计模型的出图在实际施工中存在的误差,无法交付施工单位进行指导施工,设计人员还是直接设计图为好,至于BIM模型还是需要的时候另行安排,这个也是导致BIM模型目前独立于设计师工作内容之外。

【为什么目前主流正向设计的出图不能满足要求】

这个本人不是做计算机图形算法开发的,只是大致了解一些,这方面就不多讲了,这个后期有详细内容再行补充,了解详细情况的专业欢迎评论补充;

【未来的BIM市场探讨】

基于以上的各种问题,BIM 业务大规模应用的必要条件【不管是基于二维图纸的翻模,还是正向设计的BIM模型】

第一、可以快速建模的BIM技术;

第二、生产的BIM模型可多次重复利用性【跨专业、跨平台】;

第三、生产的BIM模型质量的可靠性;

第四、生产的BIM模型的精确性;

只有满足以上条件的BIM模型技术才可以推动未来BIM行业的发展,和相关衍生应用的市场发展,例如CIM、数字孪生城市的建设。

BIM行业本身的产业空间是巨大的、除建筑BIM外还有地质、勘察、各类专业;新建建筑、存量建筑;虽然目前新建建筑规模的增速在下降,但是未来的数字孪生城市建设,建筑存量的BIM建设市场空间是巨大的;

【这中间还有一个很重要的难点】就是如何将产出的各类BIM模型统一一体化,这个一体化模型涉及未来智慧城市、智慧工业、智慧农业的各类应用;模型一体化的难点就是在于整个各类BIM模型之间的缝隙(这么形容不专业其实但是可以简单这么理解),和各类模型数据的共享互通。



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