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發(fā)布時(shí)間：2021-07-05
北京大興國際機(jī)場的落成，引發(fā)了全民關(guān)注。這座國內(nèi)目前規(guī)格最高、最先進(jìn)的機(jī)場象征了我國機(jī)場建設(shè)與運(yùn)營的最高水平。
日前，中國軟件網(wǎng)對北京大興國際機(jī)場的數(shù)字孿生智慧機(jī)場供應(yīng)商北京博能科技股份有限公司（以下簡稱博能股份）進(jìn)行了采訪。（回復(fù)BPS下載《安世亞太｜數(shù)字孿生實(shí)驗(yàn)室數(shù)字孿生體技術(shù)白皮書》）
數(shù)字孿生由Prof.Grieves在2003年提出，后由NASA定義了未來飛行器數(shù)字孿生體的典范，一直到2009年，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室利用數(shù)字孿生來解決戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體維護(hù)問題時(shí)，這門技術(shù)才得以有了實(shí)實(shí)在在的落地應(yīng)用。
在早期Prof.Grieves提出的概念中，數(shù)字孿生由三部分構(gòu)成：
1｜物理空間的實(shí)體產(chǎn)品
2｜虛擬空間的虛擬產(chǎn)品
3｜虛實(shí)之間的連接數(shù)據(jù)和信息
到了NASA和美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室時(shí)期，數(shù)字孿生被重新定義為： 充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真，從而反映相對應(yīng)的實(shí)體的全生命周期過程。
圖片來源 博能股份
一直到了2014、2015年數(shù)字孿生才從飛行器引入到了其他領(lǐng)域應(yīng)用。這門又被稱作工業(yè)仿真的技術(shù)，后來又被投入到工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)（BIM）當(dāng)中，博能股份將之引入到智慧機(jī)場業(yè)務(wù)，確實(shí)算是創(chuàng)新之舉。
數(shù)字孿生是搭建智慧機(jī)場的絕佳捷徑
目前機(jī)場的軟件應(yīng)用品類繁多，急需一個(gè)應(yīng)用聚合的系統(tǒng)平臺(tái)，如果以數(shù)字孿生構(gòu)建其基礎(chǔ)，從而形成智慧機(jī)場的應(yīng)用聚合系統(tǒng)平臺(tái)，將會(huì)是一條絕佳的捷徑。
一個(gè)完整的三維物理模型作為操作基礎(chǔ)的系統(tǒng)平臺(tái)，顯然要比常見的二維可視化操作，在數(shù)字化控制、智能化管理和可視化呈現(xiàn)上的體驗(yàn)和效率上要好很多。
結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，在虛擬世界中映射出一個(gè)與物理現(xiàn)實(shí)世界完全相同的數(shù)字機(jī)場模型，去反映真實(shí)實(shí)體機(jī)場的物理存在。一方面，從物理世界映射到虛擬世界中，形成機(jī)場的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，另一方面，通過GIS、實(shí)景、VR等方式將管理者的想法通過虛擬世界的操作，映射到物理世界中， 從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)場管理者在建設(shè)、運(yùn)營、管理、維護(hù)、安全等方面的技術(shù)賦能。
據(jù)中國軟件網(wǎng)采訪，以GIS可視化為手段結(jié)合數(shù)字孿生，并應(yīng)用到智慧機(jī)場的，博能屬于比較領(lǐng)先的。
資料來源 博能股份 中國軟件網(wǎng)整理
數(shù)字孿生在機(jī)場中的應(yīng)用場景主要分為四個(gè)階段：規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、施工管理階段、運(yùn)行管理階段和運(yùn)行維護(hù)階段。
在前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理兩個(gè)階段中，博能股份通過數(shù)字孿生機(jī)場提供的服務(wù)幫助用戶在MR中進(jìn)行三維模型的協(xié)同設(shè)計(jì)與討論，解決復(fù)雜的空間問題。并構(gòu)建了涉及建設(shè)方、監(jiān)理、施工單位等主體的建設(shè)運(yùn)營一體化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交付標(biāo)的物的進(jìn)度、質(zhì)量、造價(jià)審查的精細(xì)化管控和數(shù)字化管理。
在后期的運(yùn)行管理階段和運(yùn)行維護(hù)階段中，數(shù)字孿生機(jī)場更高效、合理、安全、經(jīng)濟(jì)的解決機(jī)場運(yùn)行指揮調(diào)度等核心管理問題，提高機(jī)場重要設(shè)施設(shè)備的維護(hù)水平和故障排除效率，輔助機(jī)場維護(hù)部門完成設(shè)備的日常維護(hù)和決策支持。
數(shù)字孿生機(jī)場的建設(shè)解決了以往系統(tǒng)互通性不高，數(shù)據(jù)融合度不高，可視化程度不夠，人工監(jiān)管模式下管理效率低下、監(jiān)管存在漏洞的一貫弊病。
北京大興國際機(jī)場就是此間最好的產(chǎn)物。
數(shù)字孿生在大興機(jī)場有哪些應(yīng)用？
博能股份為北京大興國際機(jī)場打造了一整套兼容多種客戶端的數(shù)字孿生系統(tǒng)，主要包括機(jī)場地理信息系統(tǒng)、高精度綜合定位系統(tǒng)、空側(cè)運(yùn)行管理系統(tǒng)、機(jī)坪車輛管理系統(tǒng)、設(shè)施設(shè)備維護(hù)維修管理系統(tǒng)、工程建設(shè)及運(yùn)營籌備系統(tǒng)等。
圖片來源 博能股份
北京大興國際機(jī)場構(gòu)建了從一張高精地圖開始到地圖標(biāo)繪，最后到定位資源，部署系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)施鏈條。僅僅在建設(shè)階段，大興機(jī)場就已經(jīng)啟動(dòng)了基于地圖服務(wù)和位置服務(wù)的30多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與測試。
圖片來源 博能股份
從機(jī)場行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢的分析，國內(nèi)的機(jī)場發(fā)展劃分為如下四個(gè)階段：
1｜Airport1.0基本型機(jī)場：是民航業(yè)初期階段的機(jī)場形態(tài)。
2｜Airport2.0敏捷型機(jī)場：是民航業(yè)發(fā)展到各方謀求更多協(xié)作和共贏階段的機(jī)場形態(tài)。
3｜Airport3.0智慧型機(jī)場：是民航業(yè)對未來機(jī)場智慧化運(yùn)行下機(jī)場形態(tài)的定義。
4｜Airport4.0未來機(jī)場：是民航業(yè)對未來智能化機(jī)場形態(tài)的定義。
目前國內(nèi)大部分機(jī)場處于由Airport2.0敏捷型機(jī)場向Airport3.0智慧型機(jī)場發(fā)展的過程中，小部分機(jī)場處于完善Airport3.0智慧型機(jī)場建設(shè)過程中。
今年6月，博能股份完成了一輪1820萬元的融資，由葳爾資本領(lǐng)投，格物資本擔(dān)任本輪融資獨(dú)家財(cái)務(wù)顧問。
融資后的博能股份，在接下來會(huì)考慮以多元的合作形式，探索下沉市場的渠道空間，和更多機(jī)場應(yīng)用企業(yè)、系統(tǒng)集成企業(yè)、機(jī)場設(shè)備企業(yè)、機(jī)場工程建設(shè)企業(yè)等建立深度合作。
鑒于國內(nèi)小型機(jī)場設(shè)施多較老舊，博能股份也會(huì)考慮開拓新產(chǎn)品和新業(yè)務(wù)以適應(yīng)國內(nèi)眾多的中小機(jī)場市場。另一方面，海外數(shù)字孿生技術(shù)認(rèn)知度相較國內(nèi)要弱一些，外加海外市場的特殊及政策原因，海外市場目前更多的是采取合作代理模式。
據(jù)中國軟件網(wǎng)采訪，博能股份目前已與柬埔寨金邊機(jī)場、泰國機(jī)場等進(jìn)行了深入業(yè)務(wù)接觸。
數(shù)字孿生帶來的智慧機(jī)場變革
經(jīng)過多年發(fā)展，此前的智慧機(jī)場應(yīng)用，大抵可以分為六個(gè)板塊：
（1）由車輛跟蹤調(diào)度管理系統(tǒng)、安全巡查管理、智能安防監(jiān)控系統(tǒng)、凈空環(huán)境管理、不停航施工管理系統(tǒng)、機(jī)坪監(jiān)察管理、可視化應(yīng)急管理、三位應(yīng)急演練電子沙盤系統(tǒng)等為代表構(gòu)成的智慧機(jī)場安全業(yè)務(wù)板塊；
（2）由機(jī)場協(xié)同運(yùn)行管理（ACDM）系統(tǒng)、可視化燈光管理、飛行區(qū)運(yùn)行管理、智能運(yùn)行中心系統(tǒng)、場面運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、除冰指揮調(diào)度系統(tǒng)等為代表構(gòu)成的智慧機(jī)場運(yùn)行業(yè)務(wù)板塊；
（3）由管網(wǎng)資源管理系統(tǒng)、可視化資產(chǎn)管理系統(tǒng)、土地管理系統(tǒng)等為代表構(gòu)成的智慧機(jī)場管理業(yè)務(wù)板塊；
（4）由觸摸屏旅客自助服務(wù)系統(tǒng)、手機(jī)版/微信端等多端的旅客信息服務(wù)系統(tǒng)為代表構(gòu)成的智慧機(jī)場服務(wù)業(yè)務(wù)板塊；
（5）由航站樓商業(yè)租賃管理等為代表構(gòu)成的智慧機(jī)場商業(yè)業(yè)務(wù)板塊；
（6）以工程建設(shè)數(shù)字化管理系統(tǒng)等為代表構(gòu)成的工程建設(shè)數(shù)字化管理系統(tǒng)板塊。
而以上的6個(gè)單元，如果能夠加之以數(shù)字孿生作為架構(gòu)的基礎(chǔ)，結(jié)合航司、機(jī)場、地服、空管、空地協(xié)同等實(shí)際場景應(yīng)用，在實(shí)時(shí)反饋、機(jī)場資源整合、空域容量、空中交通流量、作業(yè)流程優(yōu)化方面有革命性的提升。
以北方機(jī)場的除冰除雪為例，在傳統(tǒng)的除冰除雪-命令下達(dá)-車輛調(diào)度-成果驗(yàn)收的流程基礎(chǔ)上，增加了數(shù)字孿生智慧機(jī)場的實(shí)時(shí)反饋機(jī)制和物理世界模擬，這讓機(jī)場整個(gè)鏈條提高了資源配置效率，縮短了作業(yè)時(shí)間，還提高了作業(yè)有效度（除冰除雪資源在結(jié)冰區(qū)的資源覆蓋率）。
目前鑒于大多數(shù)已建機(jī)場建成時(shí)間比較長，基礎(chǔ)設(shè)施老舊，所以能夠能直接實(shí)施整套數(shù)字孿生智慧機(jī)場的機(jī)場仍舊以新建機(jī)場和改擴(kuò)建機(jī)場為主。
而在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域里已經(jīng)開始走向日臻完善的BIM應(yīng)用，在機(jī)場建設(shè)上就更駕輕就熟了，以二三維一體化可視化展示方式，結(jié)合流程模擬、參數(shù)仿真等手段，把機(jī)場規(guī)劃設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)、流程、參數(shù)進(jìn)行可視化仿真、實(shí)時(shí)評估。
可以說實(shí)時(shí)反饋機(jī)制和物理世界模擬是數(shù)字孿生在智慧機(jī)場應(yīng)用中的兩大靈魂所在。從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)營和維護(hù)，提供智慧機(jī)場全生命周期的可視化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智慧機(jī)場的“五維六化”。
數(shù)字孿生的未來空間
中國軟件網(wǎng)認(rèn)為，當(dāng)前數(shù)字孿生正處在爆發(fā)時(shí)增長的萌芽期。
2017年數(shù)字孿生在Gartner新興技術(shù)成熟度曲線里還處在上升段，2018年就達(dá)到了曲線頂點(diǎn)，到了2019就已經(jīng)步入到了曲線階段。
2019年2月Gartner公司發(fā)布的報(bào)告顯示，實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的組織和公司中，有13%已經(jīng)在使用數(shù)字孿生，另有62%的組織正在建立數(shù)字孿生體或者正在計(jì)劃這樣做， 并預(yù)測到2022年，實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的組織和公司將有超過60%使用數(shù)字孿生。
目前數(shù)字孿生存在著主流的三大應(yīng)用場景分類，數(shù)字孿生城市、數(shù)字孿生制造、數(shù)字孿生戰(zhàn)場。
我們在此舉一個(gè)數(shù)字城市的標(biāo)桿型案例，虛擬新加坡。
虛擬新加坡是一個(gè)動(dòng)態(tài)的三維城市模型和協(xié)作數(shù)據(jù)平臺(tái)，仿真了整個(gè)新加坡的三維地圖，是當(dāng)?shù)氐臋?quán)威三維數(shù)字平臺(tái)。
在2014年-2016年1月完成的城市空間初步數(shù)據(jù)采集，其包含了語義及屬性的實(shí)景整合三維空間，并通過信息建模技術(shù)為該模型注入了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的城市信息數(shù)據(jù)，覆蓋了新加坡718平方公里的國土面積，500-600萬的人口、16萬棟建筑、5500公里街道以及以上范圍中的地理信息和城市基建信息。
虛擬新加坡數(shù)字平臺(tái)使來自不同領(lǐng)域的用戶能夠在其基礎(chǔ)之上開發(fā)新的工具和應(yīng)用，用于概念測試、服務(wù)、規(guī)劃決策和技術(shù)研究。
我們在此以規(guī)劃決策為例，利用不同的公共部門收集的圖形和數(shù)據(jù)，包括地理、空間、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及人口統(tǒng)計(jì)、流動(dòng)和氣候等傳統(tǒng)和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，打造了豐富的、大規(guī)模仿真的可視化新加坡市內(nèi)真實(shí)場景。
用戶能夠用基于此對國家的城市化進(jìn)行探索，并開發(fā)諸如優(yōu)化環(huán)境、災(zāi)難管理、基建管理、國土安全、社區(qū)服務(wù)等等相關(guān)解決方案。
據(jù)中國軟件網(wǎng)了解，博能股份計(jì)劃將開拓?cái)?shù)字孿生港口、數(shù)字孿生軌道交通、數(shù)字孿生電力、數(shù)字孿生城市等領(lǐng)域。
數(shù)字孿生，可謂潛力無限。
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