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数字孪生技术与工程实践

第5章基于数字孪生的智能建造与智慧城市

数字孪生技术与工程实践

引言

p工厂数字孪生系统中，对于工厂厂房、基础设施等的建模是基于BIM（BuildingInformation

Sytem，建造信息模型）技术的。厂房建筑可以看作是一种特殊的“产品”，和工业产品不同，

建筑是单件设计、单件施工并且一般是在现场建造的，因此，建筑规划、建筑设计、建筑施工

和一般的工业产品设计、制造不同，有其自己的特点。

p“智能建造”就是以智能化的建造施工为背景，研究信息技术、智能技术在建筑设计、施工、

维护等全生命周期应用的技术总称。伴随着智能制造领域对工厂数字孪生系统的深入应用，数

字化交付、工厂BIM、智能建造等概念逐渐为广大工厂业主接受，并且也逐渐推广到商业、民

用建筑领域。数字孪生可以为智能建造带来新的解决方法，提高信息化、智能化的水平。

p从产品到工厂，由于对象复杂程度不同，涉及的要素不同，其数字孪生系统的组成、实施方案、

实施难度也不同。相比工厂数字孪生系统和建筑数字孪生系统更加复杂的是城市数字孪生系统。

城市运行系统是一个典型的复杂巨系统，其数字孪生系统的构建，不同于产品数字孪生系统和

工厂数字孪生系统，需要更加注重数据和模型基础库的建设，通过不断丰富数字孪生服务功能，

满足多领域、多业务场景的应用需求。。

数字孪生技术与工程实践

目录

5.1基于数字孪生的智能建造

5.2基于数字孪生的智慧城市

5.3数字孪生城市应用案例

数字孪生技术与工程实践

5.1基于数字孪生的智能建造

数字孪生技术与工程实践

建筑和工业产品的不同

p建筑对象和工业产品对象不同，表现在两个主要方面：

p单件定制化。建筑是典型的单件设计、单件施工的“产品”，每个建筑物都不同。即使似的

两栋建筑，由于其地理位置不同，环境不同，其地下基础结构方案、施工方案可能也是各不相

同的

p长使用周期。建筑的生命周期从规划设计、勘探、施工建造、使用、管理、维护直到报废，时

间跨度会有几十甚至上百年，期间会有涉及到不同的设计、施工、使用、运维单位，如何保证

信息的畅通和共享是一个难题。

数字孪生技术与工程实践

建筑信息模型（BIM）——历史

pBIM（BuildingInformationModel，建筑信息模型）的思想由来已久

p20世纪60年代，CAD（ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）技术开始出现。到了70年代，

被称为“BIM之父”的ChuckEastman教授就提出未来将会出现可以对建筑物进行智能拟的计算

机系统，并将这种系统命名为“BuildingDescriptionSystem”（建筑描述系统）

p20世纪90年代出现BuildingInformationModeling概念

p美国Autodesk公司于2002年首次提出BIM解决方案，推出了相应的Revit和Civil3D软件，美国

Bentley公司基于全信息建筑模型（SingleBuildingModel,SBM），推出了MicroStation

Architecture

p2006年左右，BIM在各国开始得到应用

p美国于2007年发布了国家BIM标准(NationalBuildingInformationModelingStandard)，作为

BIM相关研究及开发的参考

p2009年，日本开始将BIM技术大量应用在建筑行业中

p2010年，韩国公共采购服务中心（PublicProcurementServi