Bentley Systems公司创始人兼首席技术官Keith Bentley写道,为了实现基础设施的可持续数字孪生,你必须围绕开源技术构建自己的系统,这样你命运的关键就掌握在你手中。


 

数字孪生是建筑或自然环境中物理资产、流程或系统的仿真动态的虚拟映射。


 

与近20年前的BIM一样,数字孪生正在重塑建筑世界,重新定义着基础设施的设计、构建和运营。


 

建筑行业在管理数据的数量上,和随时间变化的种类上,始终面临挑战。对于基础设施专业人员来说,无论他们是在项目交付还是运营方面的工种,这都属于难以解决的问题。


 

通过提高数据质量和可访问性,数字孪生的出现帮助行业推进了现有的以BIM为中心的流程。重要的是,基础设施的数字孪生可以灵活应用,而不必中断或替换现有的工作流程或系统。


 

无论基础设施类型如何,随着时间的推移,资产或项目的数字孪生将成为其命脉和中枢神经系统,这将会非常有价值。


 

我们相信,要实现可持续的基础设施数字孪生,必须围绕开源技术构建系统,以便将资产的关键掌握在自己手中。


 

创建一张高风险区域的热力图


 

数字孪生不是从一个单一供应商那里“购买”的,相反,你需要从许多供应商的供应下组装、构建、定制出个性化的数字孪生,而这样的组合会随着时间而改变。每个供应商都会告诉你他们是多么的“开放”,但只有那些开源的人(这意味着你可以获取到源代码并加以利用)才是真正的开放。


 


 

为iTwins.js奠基 
 


 

发布iTwin.js时,我们将它描述为“建立在资本项目和基础设施资产有史以来最开放、最富有成效、最直观、最强大的发展环境的基础上”。


 

iTwin.jsLibrary库是JavaScript软件包的集合,它以当代云端和Web开发最开放、最受欢迎、最灵活的标准为基础。虽然它可以被任何编程语言调用,但它是在TypeScript(迄今为止我最喜欢的编程环境)中编写的,并利用开放式技术,包括 SQLite、Node.js、NPM、WebGL、Electron、Docker、Kubernetes,当然还有HTML5和CSS。相同的代码库可以生成云服务和Web、移动和桌面应用程序。


 

它的源代码已经被上传至GitHub,适用MIT许可证。


 

通过利用这些开放式技术,我们创建了BentleyiTwin平台,可以用于许多不同的场景。我们的平台可处理一些重要而艰巨的任务,如耐久性、可视化性、可扩展性、安全性和互操作性。当然,根据不同的资产类型,产生的数字孪生也将有不同的数据源和功能组合。


 

开放平台的目标是让不同专业的人能够轻松与其他专业的人配合。这意味着,整个系统不需要进行单次的全面部署,也不需要从单一的供应商处采购。


 

在软件世界中,会有许多数据源。开放式平台能够帮助我们花很少的精力就将这些数据结合起来。一个好的基础设施数字孪生平台也应该能做到这一点。


 

通过使用开源技术构建平台,可为用户提供修改的能力,让用户可以复制程序源代码并访问数据。


 

开源的策略在其他行业效果非常好,但在工程、BIM或CAD行业中尚未完全采用。原因是,还没有一个足够有领导力的平台开放到足以让人们可以在这个平台上进行构建,甚至使竞争对手能够创建与它兼容的解决方案。


 

为了创建这个数字孪生(我们称之为iTwin)的基础,我们融合了多种类型的数据源。其中一个来源是“背景知识”,我们在过去抽样或调查的结果。另一个来源是“实时”的,也就是当前的数据,如物联网传感器、控制系统、ERP系统和应急系统的数据。


 

给基础设施数字孪生带来最大挑战性的数据源是工程和/或BIM数据,因为它们通常代表数字孪生未来的某个状态。“未来状态”的概念是一个具有挑战性的计算机科学问题,因为它是非线性的(即可以同时存在多个有效的状态)。这是基础设施数字孪生至今并未真正得到应用的主要原因。显然,所有三个数据源,过去、现在和未来,都在不断变化,只是颗粒度不同。


 

尽管如此,如果你能够融合所有这些数据类型,那么基础设施数字孪生将为新应用提供基础,以提高资产绩效,包括可持续性、生产率、占用率、能源、安全和维护能力。那么接下来的问题是:“要如何构建数据?”、“什么是交易模型?”、“如何在单个窗口中对过去/当前/未来进行可视化?”,以及“如何保证系统安全?”


 

针对不同的数据类型,答案会有所不同。如果每个在数字孪生中工作的组织都需要自行解决所有问题的话,那么这项缺少协同的工作将永远无法完成。


 

Keith Bentley

 

答案,像所有计算机科学问题一样,是层层叠叠地建立一个全面但可扩展的平台,为各种专业提供部署服务。要使这个平台在技术可行的同时具有经济性,我认为它必须是一个由营利性组织赞助的开源项目。我认为,Bentley的itwin.js就是这样一个平台。如果有某些部分不能完全满足个性化需求,也可以通过修改我们在GitHub上提供的代码来进行实现,这样就相当于生态系统的自我加强。


 

开放、可扩展的平台的目标,是使开发人员生态系统能够创建并通过利用数字孪生做出解决实际基础设施问题的市场解决方案。


 

在过去几年中,我们看到用户组织、战略合作伙伴和第三方开发人员组成的生态系统在增长。所有与iTwin.js和BentleyiTwin平台合作的人都专注于构建解决方案,以挖掘基础设施数字孪生的巨大潜力。


 

Digital Energy是在iTwin平台上进行开发的一家公司。它专注于通过将效率嵌入人工智能解决方案,用于工业规划、供应链和执行,来解决复杂的价值链问题。其应用 ODIN Safety实时帮助资产所有者预测和管理仓库和加工行业的工人健康和安全状况。


 

该应用程序能够对数据进行同步和可视化,包括3D工程、安全、环境Digital Energy数据和物联网,以更好地预测将会发生什么、在哪里以及何时启用安全和预置操作。


 

Digital Energy创始人兼首席风险官Morgan Eldred博士说:“作为重资产的人工智能顾问的开发人员,能够实时在数字孪生上提现见解和分析,让部署变得更快,也给客户带来了更深远的影响。”在ODINSafety中,数字孪生可以显示了不同地点潜在风险的演变过程,使客户能够通过高风险区域热力图和可视化更好地进行干预和提前处理作。BentleyiTwin平台实现了开放、可扩展和快速的应用程序开发,为组织、团队和人员提供了一种极其强大的方式来应对复杂的环境。


 

在Bentley,我们致力于让像DigitalEnergy这样的开发人员相互参与、分享和学习。我们为软件供应商和系统集成商创建了一个合作伙伴计划,以获得支持和指导,帮助他们创新、加速和扩展其开发工作,以提供数字孪生的解决方案。学习和扩展平台中的知识对我们和我们的用户都很重要。通过认证,开发人员了解开发软件应用程序的基本原则和组成部分,包括数据同步、可视化和查询iTwin数据。


 


 

赋予人们做更多事情的能力 
 


 

我们开发了BentleyiTwin平台,并将其尽可能开放。人们现在用它来解决与BentleySystems无关的问题,但我们这样做不是为了慈善。我们这样做是因为我们相信,由于我们的平台被第三方以创造性的方式利用,那么当他们成功时,我们也不会落伍。我们正在培育一个创新的生态系统,该生态系统将围绕一组共同的源代码和数据类型而发展。


 

在我看来,纵观整个行业,通过基础设施数字孪生实现改善成果的机会比我从事这一业务37年来的任何时候都大得多。在BentleySystems,我们对这种潜力感到兴奋,但我们并不渴望成为“基础设施数字孪生公司”,因为很明显,行业需要数百家这样的公司。相反,我们打算成为“基础设施数字孪生平台公司”,与利用该平台的合作伙伴一起在创新生态系统中合作。我们认为,这将创造一个基础设施数字孪生,并真正改善地球上每个人的生活质量。


 


 

数字孪生的数据 
 


 

当我们被问及包含数字孪生的数据时,我们的答案是数据类型随使用案例而异。但开始并不一定困难。


 

举个简单的例子,你可能只事想用移动设备的激光雷达将资产拍摄成虚拟资产。这是一个美妙的开始,因为虽然这些网格可能会非常复杂,但它是非常准确的。


 

使用Topcon无人机拍摄并用BentleyContext处理的倾斜摄影模型

 

针对工程/BIM数据,我们创建了与最流行的格式同步的免费连接器(例如.dgn.dwg.rvt.ifc等)。也有API可供其他人创建自己的连接器。由于单个iTwin可以保存来自不同格式的连接器组合的数据,你可以继续使用当前的授权工具进行设计,并与多专业、多供应商和多组织的基础设施项目进行无缝同步。