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發(fā)布時間：2021-07-05
北京大興國際機場的落成,，引發(fā)了全民關(guān)注。這座國內(nèi)目前規(guī)格最高、最先進的機場象征了我國機場建設(shè)與運營的最高水平。
日前，中國軟件網(wǎng)對北京大興國際機場的數(shù)字孿生智慧機場供應(yīng)商北京博能科技股份有限公司（以下簡稱博能股份）進行了采訪,。（回復(fù)BPS下載《安世亞太｜數(shù)字孿生實驗室數(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,，美國空軍研究實驗室利用數(shù)字孿生來解決戰(zhàn)斗機機體維護問題時，這門技術(shù)才得以有了實實在在的落地應(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｜物理空間的實體產(chǎn)品
2｜虛擬空間的虛擬產(chǎn)品
3｜虛實之間的連接數(shù)據(jù)和信息
到了NASA和美國空軍研究實驗室時期,，數(shù)字孿生被重新定義為： 充分利用物理模型、傳感器更新,、運行歷史等數(shù)據(jù),，集成多學科、多物理量,、多尺度,、多概率的仿真，從而反映相對應(yīng)的實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,、建筑設(shè)計（BIM）當中,，博能股份將之引入到智慧機場業(yè)務(wù)，確實算是創(chuàng)新之舉,。
數(shù)字孿生是搭建智慧機場的絕佳捷徑
目前機場的軟件應(yīng)用品類繁多,，急需一個應(yīng)用聚合的系統(tǒng)平臺，如果以數(shù)字孿生構(gòu)建其基礎(chǔ),，從而形成智慧機場的應(yīng)用聚合系統(tǒng)平臺,，將會是一條絕佳的捷徑。
一個完整的三維物理模型作為操作基礎(chǔ)的系統(tǒng)平臺,，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與物理現(xiàn)實世界完全相同的數(shù)字機場模型,，去反映真實實體機場的物理存在,。一方面，從物理世界映射到虛擬世界中,，形成機場的數(shù)據(jù)資產(chǎn),，另一方面，通過GIS,、實景,、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， 從而實現(xiàn)對機場管理者在建設(shè),、運營、管理,、維護,、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)字孿生在機場中的應(yīng)用場景主要分為四個階段：規(guī)劃設(shè)計階段,、施工管理階段,、運行管理階段和運行維護階段。
在前期的規(guī)劃設(shè)計,、施工管理兩個階段中，博能股份通過數(shù)字孿生機場提供的服務(wù)幫助用戶在MR中進行三維模型的協(xié)同設(shè)計與討論,，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)運營一體化管理系統(tǒng),，實現(xiàn)交付標的物的進度,、質(zhì)量、造價審查的精細化管控和數(shù)字化管理,。
在后期的運行管理階段和運行維護階段中,，數(shù)字孿生機場更高效、合理,、安全,、經(jīng)濟的解決機場運行指揮調(diào)度等核心管理問題,，提高機場重要設(shè)施設(shè)備的維護水平和故障排除效率,，輔助機場維護部門完成設(shè)備的日常維護和決策支持,。
數(shù)字孿生機場的建設(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,。
北京大興國際機場就是此間最好的產(chǎn)物,。
數(shù)字孿生在大興機場有哪些應(yīng)用？
博能股份為北京大興國際機場打造了一整套兼容多種客戶端的數(shù)字孿生系統(tǒng),，主要包括機場地理信息系統(tǒng),、高精度綜合定位系統(tǒng)、空側(cè)運行管理系統(tǒng),、機坪車輛管理系統(tǒng),、設(shè)施設(shè)備維護維修管理系統(tǒng)、工程建設(shè)及運營籌備系統(tǒng)等,。
圖片來源 博能股份
北京大興國際機場構(gòu)建了從一張高精地圖開始到地圖標繪,，最后到定位資源，部署系統(tǒng)應(yīng)用的實施鏈條,。僅僅在建設(shè)階段,，大興機場就已經(jīng)啟動了基于地圖服務(wù)和位置服務(wù)的30多個應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與測試。
圖片來源 博能股份
從機場行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢的分析,，國內(nèi)的機場發(fā)展劃分為如下四個階段：
1｜Airport1.0基本型機場：是民航業(yè)初期階段的機場形態(tài),。
2｜Airport2.0敏捷型機場：是民航業(yè)發(fā)展到各方謀求更多協(xié)作和共贏階段的機場形態(tài)。
3｜Airport3.0智慧型機場：是民航業(yè)對未來機場智慧化運行下機場形態(tài)的定義,。
4｜Airport4.0未來機場：是民航業(yè)對未來智能化機場形態(tài)的定義,。
目前國內(nèi)大部分機場處于由Airport2.0敏捷型機場向Airport3.0智慧型機場發(fā)展的過程中，小部分機場處于完善Airport3.0智慧型機場建設(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,，格物資本擔任本輪融資獨家財務(wù)顧問,。
融資后的博能股份，在接下來會考慮以多元的合作形式,，探索下沉市場的渠道空間,，和更多機場應(yīng)用企業(yè),、系統(tǒng)集成企業(yè)、機場設(shè)備企業(yè),、機場工程建設(shè)企業(yè)等建立深度合作,。
鑒于國內(nèi)小型機場設(shè)施多較老舊，博能股份也會考慮開拓新產(chǎn)品和新業(yè)務(wù)以適應(yīng)國內(nèi)眾多的中小機場市場,。另一方面,，海外數(shù)字孿生技術(shù)認知度相較國內(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場,、泰國機場等進行了深入業(yè)務(wù)接觸。
數(shù)字孿生帶來的智慧機場變革
經(jīng)過多年發(fā)展,，此前的智慧機場應(yīng)用,，大抵可以分為六個板塊：
（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)成的智慧機場安全業(yè)務(wù)板塊,；
（2）由機場協(xié)同運行管理（ACDM）系統(tǒng),、可視化燈光管理、飛行區(qū)運行管理,、智能運行中心系統(tǒng),、場面運行監(jiān)控系統(tǒng)、除冰指揮調(diào)度系統(tǒng)等為代表構(gòu)成的智慧機場運行業(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,、機場,、地服、空管,、空地協(xié)同等實際場景應(yīng)用,，在實時反饋、機場資源整合,、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,。
以北方機場的除冰除雪為例,，在傳統(tǒng)的除冰除雪-命令下達-車輛調(diào)度-成果驗收的流程基礎(chǔ)上，增加了數(shù)字孿生智慧機場的實時反饋機制和物理世界模擬,，這讓機場整個鏈條提高了資源配置效率,，縮短了作業(yè)時間，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)已建機場建成時間比較長,，基礎(chǔ)設(shè)施老舊，所以能夠能直接實施整套數(shù)字孿生智慧機場的機場仍舊以新建機場和改擴建機場為主,。
而在建筑設(shè)計領(lǐng)域里已經(jīng)開始走向日臻完善的BIM應(yīng)用,，在機場建設(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，把機場規(guī)劃設(shè)計中的重點環(huán)節(jié),、流程,、參數(shù)進行可視化仿真、實時評估,。
可以說實時反饋機制和物理世界模擬是數(shù)字孿生在智慧機場應(yīng)用中的兩大靈魂所在,。從規(guī)劃、設(shè)計,、建設(shè)到運營和維護,，提供智慧機場全生命周期的可視化服務(wù)，實現(xiàn)智慧機場的“五維六化”,。
數(shù)字孿生的未來空間
中國軟件網(wǎng)認為,，當前數(shù)字孿生正處在爆發(fā)時增長的萌芽期。
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年就達到了曲線頂點,，到了2019就已經(jīng)步入到了曲線階段。
2019年2月Gartner公司發(fā)布的報告顯示,，實施物聯(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劃這樣做， 并預(yù)測到2022年,，實施物聯(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。
我們在此舉一個數(shù)字城市的標桿型案例,，虛擬新加坡,。
虛擬新加坡是一個動態(tài)的三維城市模型和協(xié)作數(shù)據(jù)平臺，仿真了整個新加坡的三維地圖,，是當?shù)氐臋?quán)威三維數(shù)字平臺,。
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、拓撲結(jié)構(gòu)以及人口統(tǒng)計,、流動和氣候等傳統(tǒng)和實時的數(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)真實場景,。
用戶能夠用基于此對國家的城市化進行探索,，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,，博能股份計劃將開拓數(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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