关键词：数字孪生、智慧工厂、BIM、物联网、低代码

随着数字经济发展浪潮，大多巨头企业纷纷加入数字化转型大军，国内外也把数字孪生定义为未来发展的关键战略。

什么是数字孪生？

数字孪生也叫作“数字双胞胎”，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。

数字孪生像一面镜子一样可以建立与真实世界一样的虚拟世界，具有高保真的特性。但数字孪生又不仅仅是一面镜子，因为它具有交互性，它通过物理世界的映射可以真实地感知、验证以及预测物理世界系统运行状态，不断优化直到系统最优。

数字孪生技术可以应用到哪些领域？

数字孪生可以应用在智能制造、航空航天、智慧医疗、智慧电厂、智慧水厂、智慧城市 、轨道交通、区域应急、智慧园区、智能监所、数字流域、智慧交通、智慧高铁、机场管理、矿厂、智慧文旅等等数字孪生赋能行业。

我们来看看数字孪生技术的几个重要应用领域：

1、智能制造

在生产制造业上，通过数字孪生，在建设实体工程的同时，构建一个虚拟工厂，将实体工厂的每个车间、流水线、设备等映射在虚拟工厂上，通过虚拟的数字孪生实时监控生产状态，就可以及时发现问题，提高生产效率和管控水平。

1. 智慧电厂

数字孪生智慧电厂是在数字化和信息化的基础上融入工厂全过程管理，将先进的传感测量、信息通信、自动控制、人工智能、云计算、大数据、三维可视化等信息技术和发电生产过程的工业化技术、电厂管理技术相结合，构建数字化、信息化、智能化的管理平台，全面提升发电生产、管理、运营的信息化、数字化、智能化水平。

3、智慧水厂

数字孪生的应用可以让智慧水厂获得一个立体感知的能力，数字孪生智慧水厂基于BIM、GIS、人工智能、大数据、云计算、GIS引擎和UE引擎等技术，无需下载任何插件就可以在web端浏览和显示复杂的三维模型，将所有资产和监测信息可视化。

在水厂的运作工程中，可以随时查看实时数据及历史数据曲线，在水厂设备发生异常时，系统也可自动监测并且报警，通过交互界面引导工作人员开展水厂的维护工作。

4、智慧城市

基于数字孪生的智慧城市将引发城市智能规划、管理和服务的重大创新，成为智慧城市建设的重要技术支撑。通过数字孪生城市的规划、设计和模拟。

智能预警城市可能产生的不利影响、冲突和潜在危险，并提供合理有效的解决措施。

5、数字流域

“ 数字流域 ” 是综合运用遥感 RS 、地理信息系统 GIS 、全球定位系统 GPS 、网络技术、多媒体及虚拟现实等现代高新技术对全流域的地理环境、自然资源、生态环境、人文景观、社会和经济状态等各种信息进行采集和数字化管理，构建全流域综合信息平台和三维影像模型，使各级部门能够有效管理整个流域的经济建设，做出宏观的资源利用与开发决策。

数字流域可以将地形、河流基于卫星GIS数据和遥感数据重建的，模型可以用CAD图纸或者航拍建模，实现系统与现实完全一一对应。

6、智慧医疗

党的十九大做出实施“健康中国2030”战略的重大决策，将维护人民健康提升到了国家战略的高度。

国务院办公厅出台《促进“互联网+医疗健康”发展的意见》，进一步从顶层设计层面为云计算、大数据、人工智能等新技术与医疗健康事业的深度融合发展奠定了基础，智慧医疗也开始持续发展。

数字孪生技术的应用让出现了智慧医疗解决方案。

智慧医疗运营管理系统，以数字孪生为依托为，助力医院实现信息聚合、数字建模，三维映射，搭建一个智能化数字空间，依托数据治理、知识图谱、轻量建模技术，提升医院运营管理效率。

数字孪生智慧医疗一般功能主要包括线上查房、移动护理、住院服务等，智慧医院具有信息化、提升医护效率、促进医患沟通和改善住院条件等等优势。

7、仓储物流

在物流行业，数字孪生技术也发挥着重要作用。通过对真实世界的物流设备进行虚拟，能够依赖大数据和机器学习，对海量物流数据进行分析、优化仓库的存储结构、优化设备的运行效率，并协助决策与维护，为企业释放极大潜力。

数字孪生与传统的模拟差异就在于资料的新旧。

传统的模拟可能用的是过去几年的资料，而数字孪生则是实时反馈“当下”正在产生的数据资料。

这对于实体设备运行情况，未来是否需要安装新设备或者什么时候需要更换设备都可以精准把控，在新设备安装的时候还可以通过新设备的数字孪生模拟运作，确认运作过程不会与其他设备发生碰撞。

天翎融合数字孪生技术，打造智慧工地案例

天翎MyApps低代码平台自2003年投入研发，距今已经在低代码领域打磨十九年，为超过2500家客户单位打造个性化管理系统，合作过的软件公司超过500家，天翎曾利用低代码平台融合数字孪生技术为海珠湾隧道工程项目打造智能管理系统，助力海珠湾隧道工程项目顺利实施。

中铁十四局在海珠湾隧道工程项目中，面对隧道项目安全、进度、质量管理等问题，亟需一个智能管理系统辅助海珠湾隧道实施。天翎利用自身的优势打造了一套数字孪生系统，助力海珠湾隧道工程顺利实施。

1. 电子沙盘

GIS贴图结合倾斜摄影，高度还原海珠湾隧道项目的现场全貌，并以巨屏的形式呈现。充分考虑周边建筑及施工与主体工程之间的冲突，最大化的保护现有地形及红线利用率，保证了施工安全并有效降低了对周边坏境的破坏。

海珠湾数字孪生管理系统巨屏

实时联动天气系统、通过模拟飞行功能总览项目全景、重点地标快速跳转、模拟拆迁项目红线、虚拟驾驶沉浸式体验项目建成后的效果、施工现场漫游，实现足不出户了解工地情况。

海珠湾数字孪生管理系统功能展示

（2）施工进度管控

将BIM技术和物联网技术结合，BIM模型中的分解构件和IPM（智能项目管理系统）中的WBS结合，实现施工进度完成情况在数字孪生系统中可视化展示，并能实现进度预测及历史进度回溯。

海珠湾数字孪生管理系统

进度可登记小程序，包括登记施工进度和管片生产、运输、使用情况。

自动播放进度，即模拟跟随时间进度变化和实际工程完成情况。

工程进度播放

（3）物联传感应用

通过RFID、UWB、北斗、NB-IOT等新型物联感知网络接入智慧工地内网或者4G或5G公网，提供有线和无线两种接入方案。实现车辆、人员、管片等生产要素的全流程跟踪，实现人员安全定位、无人化数据采集、管片智能管理等功能。

1. 人员安全定位

物联传感结合高精度定位系统管理高危操作人员和结合AI系统对人员安全进行预警。

人员安全监测

即通过先进的UWB近场定位技术，在人员（安全帽等）及设备（盾构机等）上安装定位芯片，对于工作区的所有人员及设备进行监控，实时监测人员运动轨迹、盾构机掘进距离等，重点区域划定电子围栏，出现无关人员进入、无故停留等异常情况及时报警，避免安全事故的发生。

人员安全预警

1. 无人化数据采集

结合智能水电表、AI系统，智能分析能耗情况、产能情况。

能耗分析

结合现场环境监测传感器，实时反映现场环境情况，模拟现场环境。

图10 现场环境模拟

结合智能盾构系统，感应盾构机运行状态，监控视频双向喊话。

图11 盾构机状态监测

1. 管片产运存用

通过在管片上喷制二维码并且粘贴RFID芯片，为每一片管片都建立信息档案，记录生产、运输、存放、使用过程中全生命周期的所有信息，管片的捆扎、浇筑、倒模、张拉、蒸养、出厂、运输、存放、使用以及批次、检测数据等所有信息实现一码通查。做到成环生产、成环运输、成环存放、成环使用，解决一直困扰隧道施工的管片拼装色差问题和信息回溯查询问题，保证施工效率和质量。

管片存放

广州天翎，致力于为企业提供数字化转型、智能化升级、数字孪生技术等解决方案。