规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用分析

全文约3800字

导读

智慧建造已经成为现代建筑行业的重要趋势，而逻辑孪生则是智慧建造数字化转型的一个重要方向。

规则数字化作为实现逻辑孪生的技术手段，将建筑行业中的各种规范和标准整理成了可以自动执行和数字审批的程序，支持分析和优化建筑模型、施工现场的自动化监管和管理，并提高施工效率和质量。

本文重点探讨规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用场景和技术路径，并从设计、施工两个阶段分析其应用方法及未来展望。

智慧建造已经成为现代建筑行业的重要趋势，其基本目的是借助数字技术实现建筑生命周期内的信息共享和协同管理。

在智慧建造中，逻辑孪生是数字孪生的一种应用，其主要基于建筑物的信息模型、规则和带有建筑系统数据和模型信息四个方面来支持智慧建造。

规则数字化则是将建筑行业中的管理标准和施工工艺整理成计算机能够自动执行和数字审批的程序，是实现逻辑孪生的一个重要手段。

本文从规则数字化的基本概念入手，探讨规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用场景和技术路径，并分别从设计、施工两个阶段详细分析其应用方法及未来展望。

一

规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用

智慧建造中，规则数字化是实现逻辑孪生的核心技术手段之一。规则数字化将建筑行业中的施工标准和管理规程整理成可以自动执行和数字审批的程序，从而支持数字化建筑模型的设计、施工现场的自动化监管和管理，并提高施工效率和质量。以下是规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用场景和技术路径的具体分析：

1.1 应用场景

规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用场景涉及建筑行业的设计、施工和管理等多个环节。具体包括以下几个方面：

（1）建筑模型的设计和优化。规则数字化可以将建筑设计中的规范转换成可执行的程序和规则以支持数字化建筑模型的设计和优化。规则数字化的应用可以将国家和地方的建筑设计标准转换成可执行的程序和规则，以支持建筑物的智能化设计和优化。

（2）施工现场监管和管理。规则数字化可以实现工程施工期间的自动化监管和管理，包括材料的进货、库存、领用等流程的数字化管理，施工现场的自动化记录和统计，及时了解施工质量情况和风险预警。

（3）施工工艺控制。规则数字化可以将建筑施工工艺标准转换成可执行的程序和规则，以支持施工工艺的智能化控制和优化。在施工工艺控制过程中，规则数字化可以自动化地检测和纠正施工工艺中的错误和缺陷，从而确保施工质量的稳定和可靠性。

1.2 技术路径

规则数字化是一项基于计算机算法和数字技术的技术手段，其应用旨在通过数字化方式对建筑行业中的施工标准和管理规程进行整理、转换和优化。在智慧建造“逻辑孪生”中，规则数字化的技术路径主要包括以下几个方面：

（1）建筑规范的数字化整理和转换。规则数字化需要将建筑行业中的施工标准和管理规程数字化整理并转换成计算机执行的程序和规则。数字化整理需要借助数据科学等技术手段，对建筑规范中的条款、标准进行清洗、拆分和分类，确保规范内容的确定性和可执行性。

（2）建筑模型的智能化设计。规则数字化需要将数字化整理后的建筑规范和标准应用到建筑模型设计中，实现施工模型的智能化和优化设计。数字化整理后的规范内容可以转化成建筑物信息模型，实现建筑物参数化设计的自动化。

（3）施工现场监管与管理的自动化处理。规则数字化需要将数字化整理后的施工标准和管理规程应用到施工现场的监管和管理中，通过数字技术实现施工现场数据的自动化采集、分析和处理。数字化整理后的管理规程可以转化为计算机执行的程序和规则，从而实现施工现场管理和自动化记录。

（4）施工工艺优化的自动化处理。规则数字化需要将施工工艺中的规范和标准数字化整理并转换成计算机执行的程序和规则。数字化整理后的施工工艺可以应用到施工规划和施工进度调整中，实现施工进度的规划和优化。

二

规则数字化在智慧建造设计阶段的应用

在智慧建造“逻辑孪生”中，规则数字化在设计阶段的应用主要包括建筑模型的智能化设计和优化，以及规范和标准的转化和应用。

2.1 建筑模型的智能化设计和优化

规则数字化可以利用数据科学、人工智能和建筑物信息模型等技术手段，将建筑设计中的规范转换成可执行的程序和规则，以支持数字化建筑模型的智能化设计和优化。规则数字化的应用可以将国家和地方的建筑设计标准转换成可以自动执行和数字审批的程序和规则，从而为数字化建筑模型的设计和优化提供技术支持。

规则数字化的应用有利于建筑物信息的参数化计算和智能化优化。建筑物信息模型是建筑行业中的数字化转型重要组成部分，其可以支持信息的共享和协同管理。规则数字化引入建筑物信息模型并将其中的施工标准和管理规程进行整理和转化，从而实现了规模化的机器化建设，支持建筑物参数化计算，并对于模型进行智能化优化。例如，在建筑模型设计中，规则数字化可以自动化地识别和优化建筑模型中的约束和优化条件，如建筑结构的优化、采光和通风系统的设计、节能方案的实施等，以提高建筑模型的设计质量和减少建筑模型设计的时间成本。

2.2 规范和标准的转化和应用

规则数字化可以将建筑行业中的施工标准和管理规程数字化整理并转换成计算机能够自动执行和数字审批的程序和规则，以支持数字化建筑模型的设计和优化。例如，规则数字化可以将建筑施工工艺标准转换成可执行的程序和规则，以支持施工工艺的智能化控制和优化。

规则数字化的转化和应用有助于规范和标准的统一处理和传播。数字化整理后的规范和标准可以转化为计算机可以执行的程序和规则，以便于数字化孪生和智慧建造的实现。例如，在建筑行业中，规程、标准和规定存在着不同的地方性、行业性、专业性差异，往往阻碍了数字化转型中信息共享、标准统一和协同管理的发展。规则数字化的应用可以将这些标准整合到建筑物信息模型中，并支持数据标准化和数据格式化，从而实现信息的共享和协同管理。

三

规则数字化在智慧建造施工阶段的应用

在智慧建造“逻辑孪生”中，规则数字化在施工阶段的应用主要涉及施工现场的自动化监管和管理，以及施工过程中的约束和优化条件的自动化监测和控制。

3.1 施工现场的自动化监管和管理

规则数字化可以实现工程施工期间的自动化监管和管理，过程包括材料的进货、库存、领用等流程的数字化管理，施工现场的自动化记录和统计，及时了解施工质量情况和风险预警。例如，规则数字化可整合材料管理规范，要求材料进退库进行激活流程，验收标准数字化处理，杜绝材料质量问题，并通过施工现场记录进行材料的自动化流程控制。另外，规则数字化还可以整合施工现场安全、环境保护、施工过程中的卫生监管等规范和标准，实现施工现场的数字化管理，检测现场的质量和安全隐患，并及时调整施工进度和维护施工现场的标准化。

3.2 施工过程中的约束和优化条件的自动化监测和控制

规则数字化可以将建筑施工工艺、施工管理和材料控制等标准和规范转换成可执行的程序和规则，作为施工实践中的约束和优化条件，并进行自动化的监测和控制。例如，规则数字化可以将构件浇筑过程中的质量控制标准转换为可执行的程序和规则，自动化地进行施工过程的监测和质量控制。此外，规则数字化可以将现场作业安全标准转换为可执行的程序和规则，实现施工安全的数字化监测和控制。

四

未来展望

随着智慧建造和数字化转型的快速发展，规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用还会面临新的发展趋势和主要挑战。未来，规则数字化的发展趋势主要包括以下方向：

（1）智能化和自动化技术的应用。未来，随着人工智能、自动化和机器学习等技术的快速发展，规则数字化将会呈现出更强的智能化和自动化特点。规则数字化将利用这些技术来更好地完成建筑行业中施工工艺控制和管理方面的要求。人工智能的应用将会转化规程标准，自动进行施工调配、安全监管、材料控制等方面的验证和管理。自动化和机器学习将更好的配合建筑工程管理，实现智能化的施工和管理。

（2）数字孪生和物联网技术的应用。未来，规则数字化的应用将会更加注重数字孪生和物联网等技术的应用。数字孪生技术将建筑物信息模型和施工管理模型进行整合，形成建筑物的数字孪生，从而支持数字化建筑物的运营和维护。物联网将建筑物信息和用户数据等进行联网，实现数字建筑与物理世界的无缝互联，为规则数字化提供更加全面的应用场景和数据支持。

（3）标准和规范的框架化和一体化。未来，规则数字化的应用将会更加注重标准和规范的框架化和一体化，实现标准化和规范化的管理。在数字化建筑物和施工现场的建设中，标准和规范将会是重要的管理和控制工具。未来规则数字化将致力于将标准和规范整合为一个完整的框架以便于施工管理的完善和演进。

（4）政策的支持和促进。未来，在智慧建造和数字化转型过程中，政策的支持和促进将会是促进规则数字化向更加广泛的应用方向发展的关键。政府对于数字建筑及施工行业的规范和标准的制定和实施将会对规则数字化的发展起着至关重要的推动作用。政策的支持和促进通过制定相关政策和法律法规，以及加强资金支持，推动数字化建筑产业的发展，进一步促进规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中的应用。

总体来说，规则数字化在智慧建造“逻辑孪生”中扮演了至关重要的角色，为数字化建筑和施工领域的发展打下了坚实的基础。规则数字化在未来还将继续发挥更重要的作用，将数据标准化和规范化与人工智能及自动化技术相结合，在建筑设计、施工现场监管和管理等方面不断应用和推广，为数字化建筑提供计算能力和技术支持，促进智慧建造“逻辑孪生”的快速发展。

（全文完）