CIM访谈|郑航:BIM芯,运维梦

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来源丨 CIM媒体访谈

发布丨 CIM小编


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CIM访谈 · 第十二期

 

 
目录
 
01、请您简单介绍杭州迅维智能科技有限公司。
 
 
02、请您简单阐述下BIM和3D的区别。
 
 
03、请您阐述下对数字孪生的见解。
 
 
04、那么这个行业中对于CIM数字孪生、BIM、3D的问题,如何分解呢?
 
 
05、迅维如何解决工具层面、应用场景价值层面的问题呢?
 

 

 
本期访谈人物
 
郑航 | 迅维BIM创始人
  • 哈尔滨理工大学  计算机通信专业

  • 计算机+建筑专业背景,研究方向CPS

  • BIM导师Dr.ChoiJinwon师承ChuckEastman

  • 8年 BIM +CPS行业从业经历

  • 共青团中央创新大赛金奖

  • 第九届中国财经峰会青年榜样

  • 2020中国创新创业大赛第三名

  • 中国图学学会(CGS) BIM 讲师

 

 

 

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请您简单介绍杭州迅维智能科技有限公司

郑航

 
 

首先做下公司介绍,迅维于2016年被杭州市政府引进注册落地,并成立杭州迅维智能科技有限公司。在这之前,我们一直在做两件事情,一是国产工业基础BIM建模软件,二是数字孪生数据CIM运维平台。在BIM软件这个行业里,这本来应该是两家公司做的事情(可以参考AutoDesk和超图),但是迅维一家公司都做了,所以迅维在BIM和数字孪生这个赛道,应该有自己独到的理解。也希望能借着这个机会与大家一起交流一下。

 

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请您简单阐述下BIM和3D的区别

郑航

 
 

BIM和3D已经成为数字孪生和未来CIM的内容载体,但是在我的理解中,BIM是BIM,3D是3D,数字孪生是数字孪生。

我们先说说BIM,在BIM圈里流行着一句话,怎样分清判断一个人是BIM专家内行还是外行,可以问他两个问题,第一个问题:3D是不是BIM,如果他说3D是BIM,那么第二个问题:Excel是不是BIM,回答往往是否定的,因为大部分人很难把Excel和BIM联想在一起,甚至觉得这个问题莫名其妙,但是事实上,Excel就是BIM的一种形式,因为BIM是承载建筑数据的方式,Excel可以通过数据字段的方式,完整的描述建筑数据。如果这两个问题都能回答对,代表这个人对BIM有很深的理解,至少能融会贯通BIM的核心是数据。

再说说3D,3D的本质是一种展现方式,像我们常说的2D电影、3D电影、三维可视化等等,3D的组成单元是2D,目前市面上常见的3D模型是由二维面片组成的(如下图),基于 B-Rep(边界表示),简单来说三维模型由无数个三角形或者四边形构成,类似于物理世界的物体是由无数个原子分子构成,所以3D的本质是图形几何,也就是我们常说的几何引擎。

 

 

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请您阐述下对数字孪生的见解。

郑航

 
 

通过上一个问题,大家应该能基本区分BIM和3D的区别。3D是BIM的展现形式,以图形几何将BIM的数据进行呈现,所以应该是BIM ⊃(包含)3D,但是3D不能代表BIM,为什么讲这些呢?要说清楚这件事情,我们就不得不提到数字孪生了。

数字孪生在CIM领域的应用,很多项目是to B,to G的,决策者往往不是建筑或者BIM专业出身,所以比较容易把BIM、3D与数字孪生搞混淆,不仅是决策者,有时候就连相关专业的人也可能被各种方案所迷惑,我个人觉得,在BIM、CIM以及数字孪生的快速发展阶段,这都是很正常的。在上一个问题中,我已经简单阐述了3D与BIM的区别——三维模型并不能代表BIM。个别公司用3DMax、Sketchup、犀牛、Maya等软件制作出来的三维模型充当BIM模型(做这类业务的公司我们一般称之为三维可视化公司),我个人是反对的,因为它只是一个空壳模型,可以形容有肉体没灵魂。但是在BIM延伸出来的应用场景,比如造价,图审等方面做的还是可圈可点的(顺便夸下,广联达等BIM 4D/5D应用企业),对于BIM在中国的加速普及起到了很大的促进作用。

那么这个事的影响有多大呢?我们来讲讲CIM数字孪生。数字孪生,本质上是基于物理世界在数字世界中进行1:1还原(数字建模),对模型进行验证、仿真、优化的过程,其目的是在数字空间中,将优化物理世界的难度,成本,周期降低。美国国防部最早提出利用Digital Twin技术,用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞机的模型,并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步,这样每次飞行后,根据结构现有情况和过往载荷,及时分析评估是否需要维修,能否承受下次的任务载荷等。既然是数字建模,那不能只建个3D外观啊?数据呢?Building Information Modeling(BIM)中间的Information呢?如果没有数据,还能进行仿真吗?答案是不能仿真。如何进行优化和决策呢?说好的做了城市数字孪生可以优化城市管理、提升城市效率、安全呢?如果只是做一个三维可视化大屏,那么结果是令人失望的,更提不上一线人员的操作使用?这就是我对于CIM数字孪生、BIM、3D的担忧。

 

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那么这个行业中对于CIM数字孪生、BIM、3D的问题,如何分解呢?

郑航

1. 工具层面

现在行业内的工具分两种,一种叫三维建模软件,一种叫工业设计软件,比如,大家一提到三维建模软件,第一个想到的就是AutoDesk的3DMax,因为应用面广,动画,游戏,教育,广告,家装都依赖于3DMax。提到工业设计软件,大家会想到比如达索的Solidworks,工业设计、开模、工业仿真。那大家有没有想过,Solidworks也能画三维模型,为啥Solidworks在动画,游戏广告,家装领域没有像3DMax那样普及呢?核心原因是因为工具的导向不同,一个是效果导向(做外观为主,工具满足各种展示需求),一个是应用导向(做物理现象为主,工具满足各种仿真、加工需求),那在CIM数字孪生这个赛道,有没有一款BIM建模软件,既能满足效果需求,又能满足应用需求呢?答案是没有。既然没有,那也就难怪厂商要用3DMax。很多人可能会说,BIM软件的Revit,Bentley,但是我很诚实的说,Revit、Bentley这些设计BIM软件,在数字孪生CIM这个场景,两个做的不好,谁见过哪个模型用Revit做的效果特别好,同时在数字孪生CIM中有实际的价值(为什么设计BIM模型在运维阶段价值没体现出来,后面我会展开解释,这里要提到空间拓扑学和路径拓扑学等计算机学科),但是不可否认,在设计施工阶段,Revit和Bentley是佼佼者,也推动了BIM在设计施工阶段的,造价、进度管理,深化设计的发展。但是我们这次主讲在CIM城市数字孪生层面(运维)。

 

2. 认知层面

为什么产生这种情况,我们就要说说BIM的由来了,BIM的概念是由BIM之父ChuckEastman提出,他的经典著作BIM Handbook(1970发表),ChuckEastman也是我导师JinwonChoi的导师。在那个年代BIM的概念是很超前的,2003年Autodesk收购了Revit,才真正将BIM的具象化推到公众的视野里,甚至当时Autodesk收购Revit也没有很重视,直到后来Revit普及,甚至成为BIM的代名词,才有了现在大家对BIM的认知。但是Revit能代表BIM吗?BIM真的就是建筑设计施工阶段的过程数据化吗?不,BIM的本质是BLM(Building Lifecycle Management),在工业领域叫PLM(Product Lifecycle Management),它强调的是建筑的全生命周期管理,包括了建筑的设计、施工、运维、运营,所以BIM不只覆盖到设计施工阶段,还应包括运维和运营阶段,按照中国建筑的寿命标准,设计施工的周期只占到5%,所以现在的BIM价值覆盖了5%不到。这个时候Revit在BIM里有点先入为主的意思,Revit做了BIM的设计施工,导致大部分人对BIM的概念也只停留在BIM设计施工,城市的运营管理者(领导、管理员、保安等)对BIM有偏见也是情有可原。所以在运维阶段,急需要在认知层面,让BIM还原本质,让BIM走向BLM。

 

3. 应用层面

一款工具产品有没有市场,要通过应用和价值去验证,就像为什么Revit最近几年能在中国疯狂崛起,很重要的原因是解决了设计施工阶段应用场景价值,比如深化设计、造价分析、图审、工地管理。那在运维阶段,有没有好的应用场景或者案例呢?很多城市都在搞数字孪生CIM运维平台,但实际收获甚微。为什么呢?主要是工具层面的问题(第一点)和认知层面的问题,因为运用3DMax建模以及倾斜摄影模型制作出来的三维可视化平台只能看,实用价值几乎为零,同时在CIM供应商层面,所关注的点往往偏离CIM数字孪生的初衷,单纯纠结效果、价格,缺乏思考如何解决场景应用和价值问题。

 

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迅维如何解决工具层面、应用场景价值层面的问题呢?

郑航

 
 
1、工具层面

工欲善其事必先利其器,迅维做了国内第一款BIM运维建模软件SoonBuilder(Revit是BIM设计建模软件),有什么区别呢?设计BIM强调的是参数信息,设计信息。比如尺寸,材料,价格,工艺。而运维BIM,强调的是空间信息,设备信息,拓扑信息。举个例子,有几个楼宇管理员、保安,关心这个墙是1.2米长,还是1.1米长?这个幕墙是1000块一平米,还是800块一平米?所以他们对BIM中Information的需求本质是不一样的。运维需要什么,空间拓扑,路径拓扑,外部挂载信息(IoT、资产管理系统信息、维护信息等)。空间拓扑和路径拓扑又是什么?刚把BIM弄明白,又出现两个新名词?给大家举个例子,平时大家用高德地图,有两个模式,一个叫卫星地图,一个叫标准地图(如下图)。卫星地图大家平时用的比较少,因为导航时候,真正用到的是道路导航,道路导航就是路径拓扑,高德在卫星地图的基础上,叠加了道路数据,才有了大家平时用到的导航最短路径,路径拥堵躲避,自行车道,人行道导航等。好,既然路径对于地图这么重要,或者说假如高德没有路径,就是一个中国地图,只能放大缩小看,不能搜索路径和导航,您还会用吗?同样,如果BIM运维阶段不提供路径的功能,室内导航,室内消防,室内停车,室内设备巡检,室内客流分析这些场景,还能做吗?答案是肯定做不了!说到这,大家就理解了,为什么现在BIM运维做不好的原因,因为3D和Revit BIM就不提供这些数据,为什么不提供,因为在设计阶段的BIM不需要,因为他是面向施工的,3D就更不用说了,连数据都没有。

 

 

迅维的BIM建模软件SoonBuilder(速构)不但实现了拓扑路径,还实现了拓扑路径在BIM软件中的融合,对运维阶段需要的各种场景进行了准确的定义,甚至连一个电梯在几层停(比如1-13层停,14-26层要乘坐另一部电梯都有定义),只有这样,上层应用才能调取到这些路径,进行各种应用场景和价值场景。

 

 

这只是一个小例子,SoonBuilder还融合了CPS(物理孪生)技术、地理信息技术、拓扑算法技术、BIM技术、图形技术、数据库技术、几何算法,参数引擎技术、工具CAAD设计、建筑专业等十几个技术和学科交杂在一起。

 

(1)速构建模软件(SoonBuilder速构)

空间数据BIM建模软件SoonBuilder速构、定位于运维阶段项目前端人员使用,支持设计人员、项目人员、运维人员、研发人员等非专业的BIM建模人员使用、培训周期3-5天、建模效率两天一座地铁车站。全国产化核心,自主可控,包括图形引擎,几何引擎,算法引擎等,保护建筑数据安全。

 
 
二维底图(.DXF.DWG)或建筑图片(.jpg、.png)的图像预处理,支持点云数据(.Shape.ply)。支持主流建模软件模型的导入;
 
通过导入CAD底图,支持AI自动一键转换为三维模型;
 
支持空间数据管理,对空间拓扑关系进行编辑;
 
支持路径数据管理,可实现基于GML的路径拓扑创建,编辑,跨楼层管理;
 
采用参数化几何引擎(Parametric Geo Engine),如楼梯,门窗,设施等实现参数化建模;
 
工具支持空间ID,路径规划,层级信息编辑,支持设备编辑;
 
支持3D-GIS-BIM,道路绘制功能;
 
支持自定义贴图纹理,模型渲染UV编辑;
 
支持WGS84经纬度坐标绑定。

 

 

(2)空间数据管理平台(SoonManager)

结合BIM三维空间数据库、GIS地理信息数据库、空间计算、对象关系数据库等,实现空间全数据的管理,支持以模板化方式进行全场景搭建,通过用户管理,对象管理,层级管理,模型管理等,实现了空间可视化配置,支持WEB端管理。

 
 
空间数据库可视化配置,以模板化配置全部空间对象;
 
BIM模型资产库管理,资产静态数据关联管理,支持动态维护;
 
物联网设备管理及绑定,通过模板编码实现对象与物联网设备管理;
 
可视化界面配置设备对象,并自动生成空间层级;
 
支持拓扑路径管理,可实现基于空间计算的路径规划及导航;
 
可实现室内坐标的全球统一,每个对象都可以具有全球唯一经纬度坐标;

 

 

(3)空间数据映射平台(SoonIoT)

SoonIOT空间数据映射平台,是实现BIM模型与物联网数据的关联的工具软件,支持物联网协议的接入及管理,支持数据的采集和监听,并采用规则引擎技术实现物联网的阈值控制。

 
 
过滤引擎:过滤器Filter、处理器Processor、动作Action、插件Plugin;
 
测量数据处理:设备可通过直连或网关方式接入,将自身属性信息和遥测数据上报平台;
 
RPC:平台通过请求无回复和请求有回复方式与设备进行RPC交互;
 
动态规则引擎:支持可视化动态规则编辑,物联网标签;
 
资产管理:支持集团、企业、用户的多层级管理,保障权限安全;
 
多种协议支持:ModBus、MQTT、HTTP等多种协议;

 

(4)可视化任务流引擎(SoonSOP)

SoonSOP支持以模板化方式进行可视化(无代码化的)任务流程搭建,支持配置设备物联网联动,设备位置,设备关系联动,人员联动,导航联动,提示操作联动,实现人、事、物、态的一体化配置。

 
 
以可视化配置的方式告别三维动画的物联网代码化流程开发,提高效率,节约开发成本,缩短上线时间;
 
基于空间实现任务流配置,可满足更丰富的业务场景及联动;
 
既配、既连、既用的效果,随时增加方案,随时发布使用;
 
支持空间计算联动,如规划导航、计算范围、查询位置及周边设备人员等;
 
支持多种联动效果,如火灾、爆炸、故障、掉线、支持粒子效果呈现,高真实度。

 

(5)空间二次开发引擎(SoonSpace.SDK)

SoonSpace.SDK基于 WebGL 技术的三维可视化引擎库,具有轻量化加载,环境开发,模型开发,物联网开发,标签开发,扩展功能,粒子特效等接口,让开发者无需关注 WebGL 即可快速开发自己需要的场景化应用,SoonSpace 使用 JavaScript 语言开发,学习门槛低,即学即用。

 

 

(6)地理信息引擎(SoonGIS)

SoonGIS地理信息引擎,支持OSGB倾斜摄影海量数据加载(支持倾斜摄影加载),支持高德、百度、谷歌高分影像(可离线),全国路网数据、电子围栏,全国高程建筑数据、山体数据(DEM、SHP),支持GIS车辆及人员定位、导航,支持北斗及GPS,支持加载自定义模型(可融合倾斜摄影)。

 

 

(7)大数据配置器(SoonBI)

SoonBI大数据配置器通过拖拽方式实现大数据表单的可视化拖拽开发,同时支持API、数据库等方式的数据对接联动。支持多种风格及样板,同时可扩展Echarts样式。

 
 
可视化布局编排设计器,拖拽即可实现,无需编程;
 
多数据源支持,丰富的组件原生支持API接口、关系型数据库、本地CSV;
 
实时脚本动态编译,支持在线编辑组件自定义脚本;
 
以百度Echarts作为主要的图标开发库,实现丰富的动态图表展示;
 
支持各种分辨率规格的大屏,真正做到一次开发,多屏展示;
 
支持与3D系统SoonManager资源联动。

 

2、应用场景价值层面

既然大部分用户不了解BIM数字孪生解决了什么问题,实现了哪些价值,那么作为专注于BIM和数字孪生行业的我们,说的再好不如让用户看到在场景价值,这方面迅维积累了将近十年的运维经验,在应急处置,客流分析,乘客导航,设备管理等积攒了大量的业务场景经验,将这些能力SaaS化,场景化,价值化,服务化。比如迅维参与的北京城建设计院下一代数字孪生轨道交通平台,就将BIM中的数据,结合拓扑仿真、空间仿真,实现了轨道交通运维阶段的水淹分析、客流分析、设备自动巡检,真正将BIM数据与业务数据融合,通过仿真算法,实现了优化,仿真,辅助决策的能力。

 

基于BIM+空间拓扑+路径拓扑+IoT物联网+仿真的水淹分析 

基于BIM+空间拓扑+路径拓扑+IoT物联网+仿真的应急分析 

基于BIM+空间拓扑+路径拓扑+IoT物联网+仿真的客流预测

基于BIM+空间拓扑+路径拓扑+IoT物联网+仿真的设备巡检

 

在未来,CIM和BIM的用户对象,会从to G to B的城市运维者,逐步向to C演化,走进每一个人的生活,就像GIS地理信息的发展历程,从军方到政府,企业,到现在我们每个人的生活中都离不开地图。BIM未来的前景和市场是无量的,但是起点很重要,就像元宇宙,初衷是好的,但是一旦魔化了这个名词,很多人就开始混沌,甚至抵触。迅维作为BIM和数字孪生界的一股清流,不管在认知上,技术沉淀上还是市场方向上,都做出了当下这个市场环境最正确的选择。我们也会坚定的在这条路上,不忘初心,方得始终!

 

 

2022年1月5日 11:47
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