基于BIM技术的数字化孪生体系的详情分析.docx
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2020-08-07
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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
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