數(shù)字孿生驅動的智能建造全生命周期管理與實踐應用 課件 第1-3章 數(shù)字孿生的基礎知識、數(shù)字孿生架構、智能建造全生命周期管理

數(shù)字孿生驅動的智能建造全生命周期管理與實踐應用第一章數(shù)字孿生的基礎知識第一章數(shù)字孿生的基礎知識目錄目錄數(shù)字孿生概述數(shù)字孿生與建筑業(yè)數(shù)字孿生在其他領域的應用數(shù)字孿生應用發(fā)展勢態(tài)1342一、數(shù)字孿生概述什么是數(shù)字孿生？（DigitalTwin）數(shù)字孿生是充分運用物理模型、傳感器更新、運轉歷史等數(shù)據(jù)，集成化多學科、多物理量、多尺度、多概率的模擬仿真全過程，在虛擬空間中完成映射，進而反映相應的實體裝備的生命周期全過程。起步期物理對象原理＋數(shù)據(jù)模型機理模型＋數(shù)據(jù)驅動模型軟件描述、診斷、預測、決策數(shù)據(jù)信息指令基礎載體一、數(shù)字孿生概述數(shù)字孿生的發(fā)展歷程200320112015美國密歇根大學Grieves教授提出“鏡像模型”概念，數(shù)字孿生技術被最早描繪出來Grieves教授正式提出“數(shù)字孿生”；美國空軍研究實驗室提出了數(shù)字孿生體的概念，并正式定義數(shù)字孿生技術應用范圍擴大，從航空航天領域開始向更多領域發(fā)展年份起步期萌芽期成長期Prof.MichaelW.Grieves美國空軍研究實驗室(AFRL)美國國家航空航天局(NASA)一、數(shù)字孿生概述數(shù)字孿生的特點數(shù)字孿生技術具有典型的跨技術領域、跨系統(tǒng)集成、跨行業(yè)融合等特點，不僅涉及的技術范圍十分廣泛，應用范疇也十分多樣。基于此，梳理出數(shù)字孿生的五個典型技術特征：互操作性、可拓展性、實時性、保真性、閉環(huán)性。互操作性：物理實體與數(shù)字虛體間雙向映射、動態(tài)交互和實時連接可拓展性：集成、添加、替換數(shù)字模型實時性：通過數(shù)字技術手段完成對物理實體實時狀態(tài)的數(shù)字虛體同步映射保真性：數(shù)字虛體對物理實體在幾何結構、狀態(tài)和時態(tài)等多維度仿真閉環(huán)性：數(shù)字虛體對物理實體的形、態(tài)進行優(yōu)化，實現(xiàn)決策二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)數(shù)字建筑時代背景二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)數(shù)字建筑時代背景二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)建筑業(yè)數(shù)字化轉型的必要性建筑業(yè)耗能大1建筑產業(yè)對推動國民經濟發(fā)展起到舉足輕重的作用，是我國經濟支柱之一。近年來，我國建筑產業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模不斷壯大。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)報告顯示：2018年我國建筑業(yè)總產值突破26萬億元，同比增長6.2%，有力支撐了國民經濟持續(xù)健康的發(fā)展。但由于建筑業(yè)長期以來粗放式的發(fā)展模式，導致建筑材料污染問題、資源與能源浪費現(xiàn)象日益嚴重。2018年全國建筑全過程能耗總量為21.47億tce，占全國能源消費總量比重為46.5%；全國建筑全過程碳排放總量為49.3億tCO2，占全國碳排放的比重為51.3%。二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)建筑業(yè)數(shù)字化轉型的必要性建筑行業(yè)數(shù)字化水平低2建筑行業(yè)一直以來對信息流通的要求比較高，是信息最密集的行業(yè)之一。在整個信息鏈傳遞過程中，信息需要以清晰可用的格式，準確、及時地被接受者采用。在規(guī)劃、設計及施工過程中，信息資料往往以文字資料、設計圖紙及工程影像資料等海量數(shù)據(jù)集合。建筑生命周期各個階段內這些數(shù)據(jù)難以流轉、不互通，不僅造成了大量的紙張浪費，還阻礙了工程項目進程。二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)建筑業(yè)數(shù)字化轉型的必要性建筑行業(yè)運營效率低下3可見，建設項目信息冗雜、流程繁瑣、設備復雜多樣，各階段管理人員往往不能全面接收信息，也不具備全面的建筑專業(yè)知識，導致日常管理工作效率低下，不能滿足日常需求。然而近幾年由于政策調控和疫情影響，建筑業(yè)產值增速緩慢，亟需調整至精益化的管理模式。二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)數(shù)字孿生技術在建筑領域中的應用現(xiàn)狀目前，我國處于建筑行業(yè)數(shù)字化的探索階段?；贐IM、云計算、物聯(lián)網等技術的工程項目應用研究已逐漸增多，提高了行業(yè)生產運作效率。數(shù)字孿生作為數(shù)字化技術交互融合的高級形態(tài)，應成為未來建筑行業(yè)普遍運用的的關鍵技術之一。進度管理調度仿真及方案優(yōu)化進度計劃優(yōu)化程序編寫程序優(yōu)化后進行進度方案比選二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)數(shù)字孿生技術在建筑領域中的應用現(xiàn)狀目前，我國處于建筑行業(yè)數(shù)字化的探索階段?；贐IM、云計算、物聯(lián)網等技術的工程項目應用研究已逐漸增多，提高了行業(yè)生產運作效率。數(shù)字孿生作為數(shù)字化技術交互融合的高級形態(tài)，應成為未來建筑行業(yè)普遍運用的的關鍵技術之一。工程質量監(jiān)控及管理基于RFID的物料二維碼標簽管理通過智慧工地管理系統(tǒng)來記錄項目大量的物料信息二、數(shù)字孿生與建筑業(yè)數(shù)字孿生技術在建筑領域中的應用現(xiàn)狀目前，我國處于建筑行業(yè)數(shù)字化的探索階段?；贐IM、云計算、物聯(lián)網等技術的工程項目應用研究已逐漸增多，提高了行業(yè)生產運作效率。數(shù)字孿生作為數(shù)字化技術交互融合的高級形態(tài)，應成為未來建筑行業(yè)普遍運用的的關鍵技術之一。施工仿真優(yōu)化研究對重點部位的鋼結構安裝進行施工輔助，協(xié)助鋼結構專業(yè)進行安裝模擬及節(jié)點優(yōu)化，施工輔助BIM模型一鍵出圖。三、數(shù)字孿生在其他領域的應用安全救急城市管理建筑建設航空航天環(huán)境保護智慧農業(yè)電力領域醫(yī)療健康汽車制造航天器預測維護、航天器故障分析、裝配線監(jiān)控優(yōu)化、安全和安全管理水資源管理、森林利用和管理橄欖種植監(jiān)測、家畜健康監(jiān)測、動物運動跟蹤、農場機器跟蹤、病蟲害和農藥監(jiān)測渦輪機預測維護、電廠健康的管理、電網規(guī)劃運營維護健康監(jiān)測、心臟病研究、個性化醫(yī)療、資源分配、員工安排設計驗證、故障預測維護、燃油效率優(yōu)化、汽車性能測試減輕現(xiàn)有風險和危害、災難性的災難預防、安全網絡保護實時監(jiān)控、城市規(guī)劃、政策制定、HAVC控制進度監(jiān)測、預算調整、工人安全監(jiān)測、建筑質量評估、提高設備使用率、資源分配和廢物跟蹤四、數(shù)字孿生應用發(fā)展勢態(tài)數(shù)字孿生已是必然趨勢目前，城市在規(guī)劃、建設、管理上依然存在很多問題，例如數(shù)據(jù)割裂不及時、監(jiān)管手段落后等諸多弊端，迫切需要新的機制、新的手段來推動數(shù)字化、智慧化管理體系建設。智慧城市上海市智慧城市應用場景相比傳統(tǒng)的城市建設發(fā)展，數(shù)字孿生城市將實現(xiàn)高標準規(guī)劃、高質量建設、精細化管理，空間資源高效、有效利用，城市綜合功能協(xié)調發(fā)展，物理城市與數(shù)字城市同步規(guī)劃、同步建設、同生共長，城市大數(shù)據(jù)資產開放共享。數(shù)字孿生將會把我們的城市從過去的孤立管理帶到系統(tǒng)管理的新時代！第二章數(shù)字孿生架構第二章數(shù)字孿生架構目錄目錄數(shù)字孿生理論架構數(shù)字孿生技術架構數(shù)字孿生技術的實現(xiàn)流程132一、數(shù)字孿生理論架構數(shù)字孿生的五維模型數(shù)字孿生的核心是模型和數(shù)據(jù)，為了將二者有效結合，首要任務是創(chuàng)建應用對象的數(shù)字孿生體。北京航空航天大學陶飛教授帶領的團隊在先前智能制造領域的鉆研下，將孿生數(shù)據(jù)和服務兩個要素拓展到數(shù)字孿生三維模型中，使得數(shù)字孿生模型結構發(fā)展成如圖所示的五維結構模型。1、物理實體(PE)物體實體是數(shù)字孿生五維模型的構成基礎，主要包括各子系統(tǒng)具備不同的功能，共同支持設備的運行以及傳感器采集設備和環(huán)境數(shù)據(jù)。對物理實體的準確分析與有效維護是建立數(shù)字孿生模型的前提。2、虛擬模型(VE)虛擬實體模型包括幾何模型、物理模型、行為模型和規(guī)則模型，從多時間尺度、多空間尺度對物理實習進行描述和刻畫，形成對物理實體的完整映射?？墒褂肰R與AR技術實現(xiàn)虛擬實體與物理實體虛實疊加及融合顯示,增強虛擬實體的沉浸性、真實性及交互性。一、數(shù)字孿生理論架構數(shù)字孿生的五維模型數(shù)字孿生的核心是模型和數(shù)據(jù)，為了將二者有效結合，首要任務是創(chuàng)建應用對象的數(shù)字孿生體。北京航空航天大學陶飛教授帶領的團隊在先前智能制造領域的鉆研下，將孿生數(shù)據(jù)和服務兩個要素拓展到數(shù)字孿生三維模型中，使得數(shù)字孿生模型結構發(fā)展成如圖所示的五維結構模型。3、服務(Ss)服務對數(shù)字孿生應用過程中面向不同領域、不同層次用戶、不同業(yè)務所需的各類數(shù)據(jù)、模型、算法、仿真、結果等進行服務化封裝，并以應用軟件或移動端App的形式提供給用戶，實現(xiàn)對服務的便捷與按需使用。4、孿生數(shù)據(jù)(DD)孿生數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的驅動，集成融合了信息數(shù)據(jù)與物理數(shù)據(jù)，滿足信息空間與物理空間的一致性與同步性需求，能提供更加準確、全面的全要素/全流程/全業(yè)務數(shù)據(jù)支持。5、連接(CN)連接模型包括連接使物理實體、虛擬實體、服務在運行中保持交互、一致與同步以及連接使物理實體、虛擬實體、服務產生的數(shù)據(jù)實時存入孿生數(shù)據(jù)，并使孿生數(shù)據(jù)能夠驅動三者運行。一、數(shù)字孿生理論架構數(shù)字孿生的交互理論模型連接與交互式實現(xiàn)數(shù)字孿生動態(tài)運行和虛實空間高度融合的核心關鍵。數(shù)字孿生交互包含了內部交互和外部交互。內部交互主要指同維度要素之間交互和跨維度要素之間交互；外部交互主要指數(shù)字孿生與圍繞人、機、料、法、環(huán)上產制造過程的交互。二、數(shù)字孿生技術架構數(shù)字孿生是在數(shù)字孿生的基礎上，利用傳感器、物聯(lián)網、虛擬現(xiàn)實、人工智能等數(shù)字技術對真實世界中物理實體和智能實體對象的特征、行為、形成過程和性能等進行描述和建模的過程和方法，也稱為虛擬孿生技術。二、數(shù)字孿生技術架構數(shù)字孿生的基本技術數(shù)字孿生的基礎技術包括感知、網絡，這些技術貫穿數(shù)字孿生的五維模型，使之相互聯(lián)系、共同作用，是構成數(shù)字孿生模型的基石。感知感知是數(shù)字孿生體系架構中的底層基礎。感知技術是通過物理、化學、生物等效應感受事物的狀態(tài)、特征和方式的信息，按照一定規(guī)律轉換成可利用信號，用以表征目標外部特征信息的信息獲取技術。一個完備的數(shù)字孿生系統(tǒng)應具備對外部運行環(huán)境和內部組成部件的數(shù)據(jù)信息獲取能力，進而實現(xiàn)物理對象與對應的數(shù)字孿生系統(tǒng)之間全要素、全業(yè)務、全流程精準映射與實時交互。不僅如此，數(shù)字孿生系統(tǒng)還應考慮數(shù)據(jù)間的協(xié)同交互，明確物體在全域的空間位置及唯一標識，使連接設備的運行勢態(tài)獲得多維度、多層次的精準監(jiān)控。二、數(shù)字孿生技術架構數(shù)字孿生的基本技術數(shù)字孿生的基礎技術包括感知、網絡，這些技術貫穿數(shù)字孿生的五維模型，使之相互聯(lián)系、共同作用，是構成數(shù)字孿生模型的基石。網絡網絡是數(shù)字孿生體系架構的基礎設施。在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，網絡能連接物理對象與其余各部分系統(tǒng)，促使它們之間完成信息的交互和傳輸。隨著數(shù)字化技術與建筑的結合越來越深入，移動網絡逐漸應用于居民樓、醫(yī)院、寫字樓等多個建筑場景。以上的應用特點不僅要求網絡具備較高的靈活性，能滿足多樣化的業(yè)務需求和高速率數(shù)據(jù)上傳，還要求網絡具備較高的承載能力，能夠滿足極限設備的連接等。因此，數(shù)字孿生體系架構需要強大的網絡技術的支撐，以實現(xiàn)物理網絡的極簡化和智慧化運維。二、數(shù)字孿生技術架構數(shù)字孿生的核心技術數(shù)字孿生的核心技術為數(shù)字孿生系統(tǒng)的構建提供了關鍵支撐，是實現(xiàn)各部分主體功能的重要組成部分，也是連接虛擬與實體的重要路徑。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)在數(shù)字孿生模型中占有極高的比例，因此如何將系統(tǒng)內的大量數(shù)據(jù)提取并進行融合交互是實現(xiàn)孿生數(shù)據(jù)處理的關鍵。在數(shù)字孿生體系架構中，首先由連接物理實體的底層感知系統(tǒng)接收大量的外界環(huán)境信息。其次，通過一定的數(shù)據(jù)處理手段將各種復雜、多元、異構的數(shù)據(jù)簡化并傳遞給下一個階段。在數(shù)據(jù)處理過程中，由于數(shù)字孿生模型中的數(shù)據(jù)體量大、種類多、結構復雜，需要將它們依照數(shù)據(jù)特點進行分類并存儲在不同的數(shù)據(jù)庫中。不僅要考慮數(shù)據(jù)自身的特性，還要考慮數(shù)據(jù)之間的交互特點。二、數(shù)字孿生技術架構數(shù)字孿生的核心技術數(shù)字孿生的核心技術為數(shù)字孿生系統(tǒng)的構建提供了關鍵支撐，是實現(xiàn)各部分主體功能的重要組成部分，也是連接虛擬與實體的重要路徑。建模建模是依照物理實體的外在結構和內部聯(lián)系，通過軟件對其進行刻畫，形成物理世界的數(shù)字虛擬模型的過程。在基于物理的建模方法中，面向數(shù)字孿生的多領域多尺度融合建模方法非常重要，因為應用對象不在單一環(huán)境中。多尺度建?？梢赃B接不同時間尺度的物理過程，因此，這種計算模型可以具有更高的精度。雖然基于物理的建模方法可以描述對象的外部變化，但對內在規(guī)則的建模通常是使用基于語義的方法來完成的。語義網絡模型是知識表示中的一種符號網絡；通過在語義知識中預先存儲由模型中固有的連接組成的知識，當要應用的對象需要根據(jù)規(guī)則進行一些改變時，可以與連接一起搜索。仿真與建模密切相關，仿真的作用是讓我們更好地了解物理實體的變化，所以數(shù)字孿生的仿真技術是保證數(shù)字孿生與物理實體形成有效閉環(huán)的核心方法。二、數(shù)字孿生技術架構數(shù)字孿生的核心技術數(shù)字孿生的核心技術為數(shù)字孿生系統(tǒng)的構建提供了關鍵支撐，是實現(xiàn)各部分主體功能的重要組成部分，也是連接虛擬與實體的重要路徑。仿真仿真技術是通過計算機和專用工具，將特定的模型進行參數(shù)處理，以實現(xiàn)對于系統(tǒng)模型的動態(tài)模擬和構思實踐。在這一過程中，只要模型是完整的，就能基于輸入信息和環(huán)境數(shù)據(jù)精確地反映物理世界的狀態(tài)和特性。所以，仿真技術是對現(xiàn)實中某一物體或某些過程的抽象性模仿，人們通過這一模仿過程進行實驗，通過記錄相關信息完成進一步的推理和驗證，以確認建模過程的準確性以及推動對現(xiàn)實問題的某些決策。傳統(tǒng)的仿真方法是一個迭代過程，即針對實際系統(tǒng)某一層次的特性(過程)，抽象出一個模型，然后假設態(tài)勢(輸入)，進行試驗，由試驗者判讀輸出結果和驗證模型，根據(jù)判斷的情況來修改模型和有關的參數(shù)。如此迭代地進行，直到認為這個模型已滿足試驗者對客觀系統(tǒng)的某一層次的仿真目的為止。三、數(shù)字孿生的技術實現(xiàn)流程基于上述技術，數(shù)字孿生得以通過模擬物理對象在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，實現(xiàn)故障診斷、狀態(tài)監(jiān)控和綜合優(yōu)化等功能。而技術并非獨立存在，需要通過某種流程進行融合，以搭建從物理世界到孿生空間的信息監(jiān)護閉環(huán)。從數(shù)字化物理實體到最終的應用分別為標識感知層、數(shù)據(jù)互動層、建模仿真層和交互控制層。第三章智能建造全生命周期管理目錄目錄理論研究闡述全生命周期管理相關研究數(shù)字孿生與智能建造全生命周期智能建造關鍵技術體系智能建造全生命周期管理135421.1智能建造的提出背景我國建筑業(yè)四階段階段名稱具體內容①20世紀80年代前以手工業(yè)為主的現(xiàn)場施工階段該階段通過紙質、口頭的方式來傳遞資料，施工周期長、機械化程度較低、效率低下②機械與施工相結合的建筑機械化階段我國引進眾多高科技施工軟件，以工程機械化、管理科學化的思想指導施工，正式步入機械化綜合施工時期③以BIM為主導的信息化建設階段隨著計算機網絡與通信技術的發(fā)展，在3D信息技術的指導下，使得工程施工建設更加高效安全④信息化發(fā)展的智能建造階段以智慧平臺為基礎，融合物聯(lián)網技術與智能設備，建造過程信息化實現(xiàn)了以更少的人力獲得更快的項目進度、更高的項目質量，同時兼顧環(huán)境保護，促進建筑行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展隨著工業(yè)4.0時代的到來，以物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算為代表的新一代信息技術與人工智能技術正日益廣泛地應用于工程項目建設中，從而衍生出了“智能建造”的概念。實現(xiàn)智能建造模式被廣泛地認為是工業(yè)4.0背景下建筑業(yè)轉型升級的必由之路智能建造發(fā)展要求傳統(tǒng)建造與智能建造對比表內容傳統(tǒng)建造智能建造應用范圍應用于以施工、設計等單一階段為主應用于全生命周期所有階段技術支撐依靠CAD、互聯(lián)網、數(shù)據(jù)庫等傳統(tǒng)計算機技術主要依靠BIM技術、物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)4D可視化等新興信息技術的集成應用組織形式組織形式松散、冗長，根據(jù)具體管理任務建立的臨時組織組織結構扁平化，統(tǒng)一協(xié)調，各參與方集成管理信息傳遞方式過紙質文檔、會議、傳真、郵件、物流等方式基于BIM與物聯(lián)網技術的信息實時交互與共享，數(shù)據(jù)自動采集、錄入、存儲、處理和分析目標完成項目合同信息化、智能化、綠色化信息共享信息孤島與斷層，數(shù)據(jù)失真，溝通不暢全生命周期數(shù)據(jù)共享與信息化管理，高效協(xié)同，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通參建方相互交織，錯綜復雜需多方協(xié)同工作成本管理被動參與，事后控制，相互獨立能夠主動控制，事前預警，集成管理1.1智能建造的提出背景智能建造是建造技術與管理理論逐步標準化和體系化的過程，為設計企業(yè)與建筑公司提供技術指導，有助于提高工程項目質量效率，是建筑業(yè)結構調整、實現(xiàn)綠色現(xiàn)代化的重要工具智能建造為建造各參與方，如業(yè)主、設計方、施工方、監(jiān)理方等提供了統(tǒng)一的信息上傳渠道，使各方的溝通方式更為簡便高效，有助于促進各方對建筑構建的參與認識，避免信息孤島現(xiàn)象智能建造對于項目方案優(yōu)化及項目技術的提升，有助于縮短工期、節(jié)約資源、控制成本，進而提升項目經濟可行性利用在施工現(xiàn)場安裝的監(jiān)控設備，使現(xiàn)場施工控制全面智能化監(jiān)管，有利于減少人員、設備、技術及管理的漏洞失誤，實現(xiàn)高效統(tǒng)一管理技術層面社會層面經濟層面安全層面智能建造1.2智能建造的內涵智能建造的本質是將設計與管理相結合以實現(xiàn)動態(tài)配置的生產方式，進而對施工方式進行改造和升級2BLM的內涵及優(yōu)勢BLM理念的內涵序號BLM的內涵具體方法1BLM目的是使項目增值通過解決信息的創(chuàng)建、管理和共享以便更好地服務于管理者從而實現(xiàn)成本節(jié)約、周期縮短、達到項目增值的目的2BLM是一個綜合性的管理概念BLM理念實施過程中涉及項目的方方面面，包括文件管理、流程管理、價值管理和信息管理等管理活動3BLM的核心是信息管理項目信息量大且易于變化導致難以對信息進行管理，但是通過BLM理念可解決項目全過程中的信息創(chuàng)建、管理和共享等難題4通過PIP技術可以是BLM實現(xiàn)共享通過PIP技術對BIM模型中的基礎數(shù)據(jù)的調用有利于實現(xiàn)BLM理念的信息共享，可為用戶建立統(tǒng)一的共享平臺BLM理念的優(yōu)勢序號BLM理念的優(yōu)勢具體表現(xiàn)1更好地創(chuàng)建信息在數(shù)字化的形勢下利用BIM技術創(chuàng)建建設工程設計信息，可以保證信息的數(shù)字化形式、減少信息的重復輸入，確保信息有用和準確無誤2更好地管理信息①BLM的實現(xiàn)過程是以數(shù)字化的形式創(chuàng)建和保存信息②通過有效制度的建立實現(xiàn)數(shù)字化信息的跟蹤過程③實現(xiàn)多方面的信息關聯(lián)④為項目相關用戶提供賬戶登錄界面3更好地共享信息①借助PIP技術為各種不同需求的用戶提供對應不同權限的信息入口②通過有效的數(shù)據(jù)交換機制使得各相關方之間建立起暢通的信息交流通路3.1數(shù)字孿生與智能建造全生命周期關系數(shù)字孿生與智能建造全生命周期關系圖03040102數(shù)智字能孿建生造概念-基礎技術-有效手段空間-關鍵功能-核心內容01數(shù)字孿生技術是智能建造不斷深化的重要環(huán)節(jié)、深入發(fā)展的必然階段、推進抓手和運行體現(xiàn)數(shù)字孿生空間中的建筑進行三維仿真，實現(xiàn)對實體建造全過程中所涉及的施工數(shù)據(jù)管理的優(yōu)化和實時模擬數(shù)字孿生是數(shù)字技術與實體工程相結合的產物，也是智能建造的核心技術手段之一數(shù)字孿生將其與實際施工情況相結合，實現(xiàn)設計與施工無縫銜接，提升建筑施工質量、降低成本并提高經濟效益可視化呈現(xiàn)：由于虛擬數(shù)字空間中的模型是根據(jù)現(xiàn)實物理世界進行搭建的，因此可以通過BIM模型、有限元模型、三維點云模型將建筑物實體的相關性能做可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)現(xiàn)實同虛擬的一一映射描述智能診斷：在虛擬映射的基礎上，由孿生模型中的數(shù)據(jù)層，進行建筑物的信息處理，實現(xiàn)對建造過程中風險的智能診斷診斷科學預測：孿生模型可以根據(jù)已獲取的數(shù)據(jù)擬合出建筑物的性能函數(shù)，從而準確預測安全風險的影響程度以及引起風險的作用機理，保障建造的科學性和可行性預測輔助決策：通過對現(xiàn)實數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進行綜合分析后，可結合建造過程中的相關性能限值，對建造過程進行指導，從而輔助施工、科學決策決策3.2數(shù)字孿生在智能建造中的應用價值BIM技術是建造數(shù)字建模+仿真交互的重要基礎，為工程項目全生命周期、全參與方、全要素提供了一個各階段工程信息數(shù)據(jù)可實現(xiàn)流通、轉換、交換和共享的平臺，使得工程項目管理更加精細化、科學化數(shù)字化建模依據(jù)仿真結果對建造設計施工方案進行修改、優(yōu)化，提升方案可行性，從而進一步控制項目質量、進度和成本，提高建造品質數(shù)字化設計與仿真通過BIM+VR、BIM+AR等應用實時渲染，建造場景可視化呈現(xiàn)，為使用者提供新型建造表達方式數(shù)字可視化4智能建造關鍵技術體系數(shù)字建模+仿真交互：主要體現(xiàn)在數(shù)字化建模、數(shù)字化設計與仿真、數(shù)字可視化技術三方面感知技術感知技術是通過物理、化學和生物效應等手段，基于不同環(huán)境狀態(tài)下材料的電化學性質的變化，將感知的狀態(tài)輸出為模擬數(shù)字信號，通過轉換算法轉換為物理狀態(tài)，獲取被感知建造項目的狀態(tài)、特征、方式和過程的一種信息獲取與表達技術網絡技術作為支撐智能建造信息溝通的媒介，網絡技術將互聯(lián)網上分散的資源融為有機整體，實現(xiàn)資源的全面共享和有機協(xié)作。借此用戶可按需獲取資源信息平臺技術平臺技術通過將與工程建造領域相關的物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網等技術設備與建筑業(yè)全生命周期建造活動的各環(huán)節(jié)相互融合，實現(xiàn)了信息感知、數(shù)據(jù)采集、知識積累、輔助決策、精細化施工與管理0102034智能建造關鍵技術體系泛在感知+寬帶物聯(lián)：主要體