数字孪生将如何解决甚至帮助设计未来的建筑物

2021-04-06 16:33:37 来源:

房地产行业需要改变其做法。在过去的50年中,我们的生产率下降了19%,而所有其他行业的平均生产率却增长了153%。我们无法锁定生产力的提高是在我们对服务的需求呈指数增长的同时发生的-尤其是随着越来越多的人从农村转移到城市地区。

随着世界人口整体增长,到2050年将有25亿人需要在城市地区居住。世界各地的城市都面临着如何以足够快的速度建造优质物业,如何负担得起的同时管理城市对自然环境影响的挑战。

在过去的十年中,出现了各种各样的数字解决方案,其雄心壮志是通过使我们手动,分散和复杂的设计,采购和施工流程自动化来提高生产率和质量。建筑技术投资额成倍增长,从2011年到2017年初,投资资金达到100亿美元。诸如建筑信息模型(BIM)之类的技术在全球整个行业中都得到越来越多的使用。

这些解决方案使数字化旅程得以开始,但行业要实现此项投资的收益还需要更多。

那么,其他行业如何在不降低成本的情况下更快地生产出更高质量的产品呢?数十年来,通过使用数字孪生技术,汽车,航空航天和工业领域已经实现了令人印象深刻的收益。例如,在建筑物的情况下,建筑物的数字孪生是其物理对应物的数字版本,一直到最小的细节。数字孪生与其物理孪生的行为和性能相匹配。数字双胞胎中的建筑材料的行为与物理同级中的行为相同。因此,可以在各种场景下对这些数字建筑物进行分析和优化,从根本上进行数字演练,以在建筑物实际建造之前完全解决建筑物设计并完善其性能。

通用电气(GE)利用 数字孪生技术 从根本上改变了其设计,制造和维护产品的过程,这些产品包括发动机,发电,石油和天然气以及医学成像设备。通过这样做,GE 在不到两年的时间内将其某些产品的可靠性提高了93-99.49%,在不到一年的时间内将无功维护减少了40%,并避免了1100万美元的生产力成本损失。例如,GE Transportation(现为Wabtec)创建了 Trip Optimizer,是其Evolution机车的数字孪生。数字孪生模型会根据天气状况,火车轨道的地形以及火车的预定到达时间来模拟火车最有效的速度和加速度曲线。GE的Train Optimizer可节省3-17%的燃料,即每个引擎每年可节省32,000加仑。

近年来,数字双胞胎在房地产和建筑业中的使用有所增加,在该技术领域,人们已经证明了其令人印象深刻的好处和规模。使用设计顾问团队创建的“建筑批准”设计文件为由伦佐·皮亚诺(Renzo Piano)设计的住宅开发项目One Sydney Harbour开发了数字孪生,包括模型,2D工程图,规格和产品技术数据。数字双胞胎使未解决的设计细节和错误得以识别,并解决了比通过纯传统方法所实现的错误要精细得多的细节,并在更短的时间内完成了。以这种方式使用的数字双胞胎节省了数百万美元的建造成本,并减少了数月的建造时间,同时提高了成品质量。

除了技术的明显效率外,数字双胞胎还具有更大的价值,它使我们能够探索传统上可能从未考虑过的各种潜在解决方案,从而实现了建筑质量和性能的阶梯式改进。例如,数字孪生的可预测性可用于测试新材料的适用性。

最近,数字孪生技术被用于测试和确定在墨尔本利用可持续木材建造多层建筑群的可行性。虽然这种木材以前曾在建筑中使用过,但尚未在这种高度的建筑物(即29层的公寓楼)中进行过测试。因此,数字双胞胎可以对正在进行的材料创新和可持续性设计进行建模,甚至可以在建筑物建造之前披露其碳足迹。这非常重要,因为建筑环境占全球碳排放总量的25-40%,建筑物消耗了全球能源的25-40%。考虑到需要建造的新物业的数量以适应城市化的发展,重要的是要提高房地产和建筑业的可持续发展绩效。否则,满足日益增长的城市化的要求可能会对我们的环境造成灾难性的影响。

当与“生成设计”结合使用时,数字双胞胎特别强大。响应于设计摘要,设计不是由技术来帮助人们设计建筑物,而是由自动化软件生成的。用这种方法生成的建筑选项不只是图纸。从工程,性能和财务角度来看,它们是一种完全解决的解决方案,这意味着它们是可构建的,合规的并且在财务上可行。

Lendlease最近推出了Podium,这是一个针对房地产行业的数字平台,可利用数字双胞胎和生成设计的力量。使用该软件,Lendlease可以在几天之内生成建筑物的数字孪生子,传统上,这一过程通常需要一个团队的设计人员花费数月的时间才能完成。因此,事实证明,数字双胞胎在生产力上实现了重要的飞跃。该行业生产率的任何提高都将为世界经济带来重大利益。财产和建筑效率低下对全球经济不利,因为它们会抬高建筑成本,增加基础设施,财产和房屋的成本。根据最近的一项研究,建筑成本每降低1%,每年可为社会节省约1000亿美元。

自2000年代初以来,数字双胞胎的力量就显而易见了。那么,为什么现在才开始将它们用于房地产和建筑业呢?多年来,数字双胞胎技术变得越来越负担得起,功能更加强大和生动,创建了更强大的仿真并增加了它们带来的见解的价值。数字双胞胎在我们行业中的力量现在变得不言而喻:我们相信数字双胞胎可以帮助我们节省多达20%的成本,并将新项目推向市场的速度提高一百倍,从而创造了巨大的社会,经济和社会效益可持续发展的好处。