建筑环境的数字双胞胎:从制造的概念和过程模型中学习( Digital Twins for the built environment: learning from conceptual and process models in manufacturing )

Juan Manuel Davila Delgado Lukumon Oyedele

本文的总体目标是通过借鉴制造业中已有的数字孪生(DT)研究来帮助更好地理解构建环境中的DT范式。DT是一种已经迁移到建筑环境中的产品寿命管理信息结构，近年来对该问题的研究蓬勃发展。与早期的研究阶段相同，建筑环境中的DT研究已经有机地发展起来，为成熟的定义和稳健的研究框架奠定了基础。由于制造业中的DT研究是最发达的，本文试图通过分析制造业文献中报道的DT系统的结构和功能，来促进对构建环境中DTs的理解。本文首先对DT、信息物理系统(CPS)和建筑信息模型(BIM)进行了全面的回顾和比较。然后介绍了对DT结构和功能描述的回顾和分类结果。本文回顾了54篇学术论文和工业报道，并对它们的结构和功能进行了详细的分析。确定了三种结构模型（即概念模型、系统架构和数据模型）和三种功能模型（过程和通信模型）。同时对DT成熟度模型进行了综述。在此基础上，定义了四类DT概念模型（原型模型、基于模型、面向接口和基于服务）和六类DT过程模型（DT创建、DT同步、资产监控、预测和模拟、优化操作和优化设计），并对其在AECO中的适用性进行了评估。虽然基于模型和基于服务的模型最适用于构建环境，但仍然需要修改。预测和模拟过程模型是最广泛适用于AECO用例的模型。本研究对知识的主要贡献在于，它编制了用于制造的DT的结构和功能描述，并为开发针对建筑环境部门要求的DT概念和过程模型提供了基础。

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