对象、过程和规则数字化在智慧建造“数值孪生”中的运用

全文约4200字

导读

对象数字化、过程数字化和规则数字化是华为数据之道中的三个核心概念。对象数字化指将现实中的物理对象转换成数字形式，以便更好地进行管理、分析和利用。过程数字化指将实际发生的业务过程转换成数字形式，以便更好地分析和优化业务流程。规则数字化指将实际发生的业务规则转换成数字形式，以便程序自动化地执行这些规则。

我们分析过在数字孪生中包括几何、数值、逻辑的孪生，详见此文：《华为数据之道》传统信息架构向业务数字化扩展：对象、过程、规则数字化。

本文将分析对象、过程、规则数字化如何运用到智慧建造数字孪生中的数值孪生，特别是设计、施工阶段。

数值孪生是通过建筑BIM模型内部信息的提取，构建建筑物的数学模型，包括建筑物的物质、质量、体积、重量和其他测量数据等参数属性。数值孪生还可以包含设计意图、施工细节、设备维护要求等方面的信息，以及各种工程数据等信息。

数字孪生允许相关人员对项目的重要数据进行更深入的分析和处理，从而更准确地了解建筑物的状态和性能，为决策提供支持。简单来说，数值孪生是将分散在图纸、参建人员（设计、施工、监理、投资方等）电脑、头脑上的结构化和非结构化的数据孪生至计算机并存储下来。

一

对象数字化

1.对象数字化的定义

在设计阶段的数值孪生中，对象数字化是基于BIM，将建筑实体、构件、设备、环境等进行数字化表达的过程，以建立完整的数字化建筑模型。对象数字化可以包括通过数字建模工具将建筑物和各类构件、设备等进行数字化表述，实现三维模型化的设计。（BIM模型的颗粒度涉及工程计量、资产移交等，后续再详细介绍）

在施工阶段的数值孪生中，对象数字化是将物理世界中的实体、资源、设备和设施等对象以数字化的形式进行管理，并建立数字化模型，实现实时监控和管理的一种技术手段。在数值孪生中，对象数字化应用于将建筑物中各种资源、设备、设施等进行数字化管理和监控，通过集成传感器、RFID等技术对其状态进行实时监控和管理。对象数字化应用不仅是将物理设备数字化，更是可以实现设备之间的信息共享和互通，实现优化调度和高效利用。

2.对象数字化在数值孪生中的应用

在设计阶段的数值孪生中，对象数字化应用主要是设计人员对建筑物的有关实体和构件进行数字化表达和数字化，以数字模拟的方式展示在三维的设计空间中（即BIM）。通过数字化手段，设计人员可以实现对建筑的多样性和复杂性进行模拟和优化，达到最优的设计效果。数字模型可以帮助设计人员进行更好的建筑风格探索和创新，提升设计效率和质量，大大降低设计周期和成本,预定实现建筑最终的效果.

在施工阶段的数值孪生中，对象数字化主要应用于建筑物的数字化运营和管理。通过数字化平台实现对建筑物中各种资源、设备、设施等对象的数字化监控和管理，实现实时监控和管理的功能。例如，通过实时监控建筑物中的各种设备的状态和数据，实现自动化调度，提高设备的资源利用效率。同时，对象数字化还可以实现设备之间的信息共享和互通，实现优化调度和高效利用。

对建筑物的各种资源、设备、设施等对象进行数字化管理和监控，在数字化平台上对其状态进行实时监控和管理，实现高效的运营和管理。

通过数字化平台实现对建筑物中各种设备的自动化调度和管理，提高设备的资源利用效率。

实现设备之间的信息共享和互通，实现优化调度和高效利用。

实现建筑物信息和设备信息等的数字化共享和互通，提高建筑物资源的利用效率。

3.实践指导

（1）在设计阶段的数字孪生中，对象数字化的应用需要对现有的堆叠、图像识别、3D扫描技术有一定的数字化建模基础。

（2）采用数字化工具和软件，如Revit、Sketchup、Bentley等软件，以提高数字化建模的效率。

（3）建立完整的BIM库，逐渐推广其使用,以促进易用和数据共享的目标。

（4）通过使用现代化数字化工具和软件，在设计过程中实施与施工方更好的沟通以及数据采集等方式，实现更全面、准确、专业的数字化建模，并且将所有设计数据通过模拟和可视化进行数字化表达和呈现，方便相关人员的快速审查、分析和决策。

（5）对建筑物中各种资源、设备、设施等进行数字化识别和标识，包括安装传感器、RFID等技术。

（6）将设备等物理资源数据传输到数字化平台中的数据库中，进行实时监控和管理。

（7）实现设备之间的信息共享和互通，通过数字化平台进行优化调度和高效利用。

（8）将数字化平台的数据进行分析和处理，实现建筑物信息和设备信息的数字化共享和互通，进而提高建筑物资源的利用效率。

二

过程数字化

1.过程数字化的定义

在设计阶段的数值孪生中，过程数字化是将涉及建筑物设计过程的各个阶段以及相关物料，进行数字化表达和可视化呈现的过程。过程数字化的目标是实现设计流程的数字化管理和控制，并实时监控设计过程和设计效果。过程数字化的应用可以通过数字化手段，对设计时间、成本、风险等各种数据进行详细的记录和分析，为人员管理和决策提供实时的、数据驱动的参考依据。

在施工阶段的数值孪生中，过程数字化是将建筑施工中各种工艺流程、操作流程、监管流程等进行数字化建模和管理，通过数字化平台实现实时监控和管理的一种技术手段。过程数字化将施工过程中的各种流程和过程数字化标准化，提高施工过程的标准性和一致性，减少误差，提高施工效率和质量。

2.过程数字化在数值孪生中的应用

在设计阶段的数值孪生中，过程数字化的应用可以为设计团队提供更好的协作环境和项目管理工具。设计人员可以使用数字孪生技术实时监测设计进度、设计成本等数据，实现数字化的项目管理，以提高设计的效率和质量。此外，过程数字化的应用可对设计项目涉及的建筑物实体及其各种构件、设备等进行可视化数字化表达，并可进行网络会议、设计讨论等交流方式，提高协作质量和效率。

在施工阶段的数值孪生中，过程数字化应用于建筑施工的数字化监控和管理。通过数字化平台实现施工过程的数字化监控和管理，实时跟踪施工过程的各阶段，同时进行数字化建模和优化。例如，通过数字孪生模型实现施工过程中各个环节的状态和进展的实时监控，对施工过程进行数字化管理和优化，从而加强建筑施工工作的规范性和一致性，提高工作效率和安全性，加强质量管理和监控，提升建筑施工工作的质量和技术水平：

对建筑施工中各种工艺流程、操作流程、监管流程等进行数字化建模和标准化。

通过数字化平台实现施工过程的数字化监控和管理，实时跟踪施工过程的各阶段，同时进行数字化建模和优化。

实现施工过程的数字化管理和标准化，提高施工过程的标准性和一致性，减少误差，提高施工效率和质量。

3.实践指导

（1）为实现过程数字化的应用，建筑行业应该利用先进的数字化软件技术，建立数字化的进度管理和物料供应链管理系统，提高数字化建模的工作效率。

（2）预先考虑设计流程中的可能的工时耗费、材料耗费、预算控制措施、风险评估和规范架构的相关准则，为过程的数字化建立更切实可行来的计划基础。

（3）实现数字化建模的全过程可视化管理和协作管理。

（4）通过数字化平台实现施工过程的数字化建模和标准化。

（5）对施工过程中各个环节的状态和进展进行数字化监控和管理。

（6）根据数字化平台提供的数据分析和结果，实现施工过程的数字化管理和优化。

（7）实现施工过程的数字化标准化和一致化，提高施工效率和质量。

三

规则数字化

1.规则数字化的定义

在设计阶段的数值孪生中，规则数字化是将建筑设计规范、标准、法规以及各种指导和技术文件等进行数字化表达和管理的过程。通过将诸如建筑建设工程、工序规范、建筑材料规格等内容数字化表达，可以实现建筑的设计和施工过程的数字化标准化和自动化审核，有效提高设计质量和施工质量，并为后续运维和维护提供参考。

在施工阶段的数值孪生中，规则数字化是将建筑施工中各种标准、规程和规范等进行数字化建模和管理，实现规则自动化执行和数字审批的一种技术手段。在数值孪生中，规则数字化应用于将建筑施工相关的各种标准和规范进行数字化建模和管理，实现规则自动化执行和数字审批，提高建筑施工的规范化和标准化。

2.规则数字化在数值孪生中的应用

在设计阶段的数值孪生中，规则数字化的应用可以实现数字化建筑模型的精细化，并为后续的运维和维护提供参考标准。通过数字化建模软件，可以将各项标准与规范与数字模型进行对接，并实现自动化执行和数字审批的过程，确保所有设计成果均符合规范标准。

在施工阶段的数值孪生中，规则数字化主要应用于建筑施工规程和流程的数字化管理和执行。通过数字化平台实现建筑施工过程中相关规范和标准的数字化审批和执行，实现施工过程的规范化和标准化。例如，通过数值孪生模型实现规则自动化执行和数值审批，提高施工过程的规范性和一致性，减少误差，提升建筑施工工作的质量和技术水平：

将建筑施工相关的各种标准和规范进行数字化建模和管理，实现规则自动化执行和数字审批。

通过数字化平台实现建筑施工过程中相关规范和标准的数字化审批和执行，实现施工过程的规范化和标准化。

实现规则自动化执行和数值审批，提高施工过程的规范性和一致性，减少误差，提升建筑施工工作的质量和技术水平。

3.实践指导

（1）建筑业应该建立数字化规划管理和交付系统，将施工流程和建筑物质量标准进行数字化表达和管理。

（2）建筑行业应借鉴工业模块化设计理念，建立标准化组件库和预制构件标准等，以促进数字化标准的逐步推行和使用。

（3）建筑行业应该加强数字化标准的贯彻和执行，通过数字化建模的技术手段，加强对建筑施工过程中的各项标准与规范的检查和监督，保证数字化建模的功效依据。

（4）通过将所有的规范和标准进行数字化表达和管理（后续将介绍知识图谱在规范、标准梳理上的应用），可以更好地实现建筑施工过程的标准化、自动化、可视化和智能化，有效提高运营效益和安全性，为建筑施工的数字化转型提供坚实的基础。

（5）将建筑施工相关的各种标准和规范进行数字化建模和管理，实现规则自动化执行和数字审批。

（6）通过数字化平台实现建筑施工过程中相关规范和标准的数字化审批和执行。

（7）实现规则自动化执行和数值审批，提高施工过程的规范性和一致性，减少误差，提升建筑施工工作的质量和技术水平。

（8）对数字化平台提供的数据进行分析和处理，优化规程和流程，进一步提升建筑施工的规范化和标准化水平。

四

结语

对象、过程和规则数字化是数值孪生中重要的应用方式，通过数字化管理、监控和执行，可以为建筑行业提供数字化建模的全方位支持，实现数字化建模全过程可视化管理和协作管理。

数字化建模的应用将极大地提升建筑的效率、质量，为后续的运维和维护提供便利。

同时，对象、过程和规则数字化还提高建筑施工过程的效率、质量和安全性。

建筑施工企业可以根据自身的实际情况，结合数字化技术的发展趋势，逐步推进数字化管理和应用，促进企业的智能化和数字化转型。

（全文完）