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Azure Digital Twins-Generator

Azure Digital Twins
Azure-Funktionen
Azure Static Web Apps

Lösungsmöglichkeiten

Dieser Artikel ist ein Lösungsvorschlag. Wenn Sie möchten, dass wir diesen Artikel um weitere Informationen ergänzen, z. B. potenzielle Anwendungsfälle, alternative Dienste, Überlegungen zur Implementierung oder Preisempfehlungen, lassen Sie es uns über Feedback auf GitHub wissen.

Bei dieser Lösungsmöglichkeit werden Azure Digital Twins und andere Azure-Dienste verwendet, um die Effektivität des Prozesses von der Informationsmodellierung (Building Information Modeling, BIM) bis hin zur Erstellung digitaler Zwillinge (Digital Twins, DT) zu verbessern. Die Lösung in diesem Artikel verwendet insbesondere Autodesk Forge-Daten, aber die Verwendung von BIM-Daten von anderen Anbietern ist ebenso möglich. Die Idee kann allgemein auf den Prozess der Erstellung eines DT aus BIM-Daten angewendet werden.

Aufbau

Architektur zur Erstellung digitaler Zwillinge unter Verwendung von Azure Digital Twins und einer App, die BIM-Daten nutzt

Laden Sie eine Visio-Datei dieser Architektur herunter.

Datenfluss

  1. Eine Web-App, die mit Static Web Apps erstellt wurde, zeigt Benutzer*innen zwei Schaltflächen an. Eine davon initiiert die Anmeldung bei Azure, die andere initiiert die Anmeldung bei Autodesk BIM 360. Ein*e Benutzer*in meldet sich bei beiden Konten an.
  2. Die Web-App verwendet die Autodesk Forge-API, um eine Liste der BIM-Modelle zu erstellen, die für das BIM 360-Konto freigegeben werden. Die Benutzerin oder der Benutzer wählt ein Modell aus, das die Web-App durch die erneute Verwendung der Autodesk Forge-API anzeigen soll.
  3. Durch Klicken auf Parse Model (Modell analysieren) wird eine Anforderung an eine Funktion ausgelöst, die mithilfe von Azure Functions erstellt wurde. Die Funktion verwendet die Autodesk Forge-API, um die Metadaten des Modells zu extrahieren, das die Benutzerin bzw. der Benutzer ausgewählt hat.
  4. Daten wie der Familientyp einer Entität (z. B. Bereich, HLK, mechanisch) und deren Beziehung zu anderen Entitäten (z. B. Bereich, in der sich die Anlage befindet) werden von der Funktion in einer Azure SQL-Datenbank gespeichert. Die Funktion verwendet diese Daten, um die Entitäten DTDL-Modellen (Digital Twin Definition Language) zuzuordnen. Die Ergebnisse werden an die Web-App in einer Tabelle zurückgegeben, die Benutzer*innen anzeigen können.
  5. Die Benutzerin oder der Benutzer aktualisiert die Tabelle, um Zuordnungsfehler zu beheben und den digitalen Zwillingen, die aus diesen Daten instanziiert werden, zusätzliche Initialisierungseigenschaften hinzuzufügen. Die Benutzerin bzw. der Benutzer kann auch Datensätze entfernen und zusätzliche Ressourcen wie Sensoren oder IoT-Geräte erstellen.
  6. Wenn die Tabelle korrekt ist und Benutzer*innen auf Upload to ADT (In ADT hochladen) klicken, lädt die Web-App die Tabelle als DT in Azure Digital Twins hoch.

Komponenten

  • Azure Digital Twins speichert digitale Darstellungen von IoT-Geräten und -Umgebungen. Sie können diese Daten für die Datenweitergabe oder Echtzeitanalyse verwenden. Azure Digital Twins:

    • Modelliert Umgebungen mit DTDL.
    • Der Dienst verfügt über eine REST-API zum Eingeben von Daten.
    • Stellt SDKs bereit, die Vorgänge auf Steuerungs- und Datenebene für verschiedene Sprachen unterstützen.

    Sie können Ontologien mit DTDL erstellen. Sie können auch mit einem von der Branche unterstützten Modell wie der Digital Twins Definition Language-basierten RealEstateCore-Ontologie für intelligente Gebäude beginnen.

  • Autodesk Forge ist der API-Dienst für Autodesk und BIM 360. Er stellt die Metadaten für den Modellviewer und die BIM-Modelle bereit.

  • Static Web Apps ist ein Azure-Dienst, der in dieser Architektur den Front-End-Code der Web-App hostet. Die Autodesk Forge-Viewer-API wird von React umfassend unterstützt.

  • Azure Functions ist eine ereignisgesteuerte serverlose Computeplattform. Sie wird bedarfsgesteuert und umfassend in der Cloud ausgeführt. Mithilfe der Plattform können Sie Anwendungen entwickeln, ohne sich um die Verwaltung eines Servers kümmern zu müssen. In dieser Architektur hostet sie den Back-End-Code für die Web-App.

  • Azure SQL-Datenbank speichert und analysiert die extrahierten Metadaten aus einem Modell. Aufgrund der Komplexität der Metadaten eines Modells empfiehlt Autodesk, die Daten zu analysieren, indem Sie sie in einer bestimmten Struktur in Azure SQL-Datenbank hochladen und dann eine von Autodesk bereitstellte Abfrage verwenden.

  • Azure Storage bietet temporären Speicher für Daten, die zum Erstellen eines DT verwendet werden, aber noch nicht für die Veröffentlichung durch den Azure Digital Twins-Dienst bereit sind.

Szenariodetails

Zum Erstellen einer DT-Lösung (Digital Twin, digitaler Zwilling) für eine Einrichtung ist eine umfangreiche Dateneingabe erforderlich, die entweder mit nativen Azure-Tools oder externen Tools erfolgt. Die Daten erfordern häufig Interpretationen von Zeichnungen, Dokumentationen und Datenmodellen anderer relevanter Datensatzsysteme. Solche Interpretationen gefährden die Datengenauigkeit und verursachen Ineffizienzen im DT-Implementierungsprozess, die die Einführung von DTs verhindern.

Experten in den Bereichen Architektur, Entwicklung und Konstruktion (Architecture, Engineering and Construction, AEC) nutzen BIM als Grundlage für effiziente Entwurfs- und Konstruktionsprozesse. BIM ist das effektivste Tool zum Modellieren einer Einrichtung und der zugehörigen unterstützenden Systeme und erzeugt ein flexibles, parametrisches und relationales Dataset, das eine integrierte Ressource umfassend dokumentieren kann. Es wird zum Branchenstandardtool für die Planung und Verwaltung der erstellten Umgebung.

BIM-Daten sind äußerst wertvoll und können mit einer digitalen Darstellung der physischen Umgebung basierend auf Sensortelemetriedaten verbessert werden. Eine solche Darstellung wird als digitaler Zwilling (Digital Twin, DT) bezeichnet. DTs helfen Besitzer*innen und Verwalter*innen von Immobilien bei der Gebäudeverwaltung. Dies ist der Lebenszyklusansatz für die digitale Verwaltung von Gebäuden.

Bei dieser Lösungsmöglichkeit werden Azure Digital Twins und andere Azure-Dienste verwendet, um den Prozess effektiver zu gestalten – von BIM bis zum DT. Zum Erstellen eines DT für eine Einrichtung ist eine umfangreiche Dateneingabe erforderlich, die entweder mit nativen Azure-Tools oder externen Tools erfolgt. Die Daten erfordern häufig Interpretationen von Zeichnungen, Dokumentationen und Datenmodellen anderer relevanter Datensatzsysteme. Solche Interpretationen gefährden die Datengenauigkeit und verursachen Ineffizienzen im DT-Implementierungsprozess, die die Einführung von DTs verhindern.

Der Schlüssel für die Lösung ist eine Web-App, die BIM-Daten von Autodesk Forge verwendet, um die Erstellung eines grundlegenden Azure Digital Twins-Datasets zu automatisieren. Die App stellt sowohl visuellen als auch relationalen Kontext bereit, um die Instanziierung eines DT im Azure Digital Twins-Erstellungsprozess zu unterstützen.

Durch die Bereitstellung der Grundlage für ganzheitliche, reaktionsfähige und automatisierte Gebäudeverwaltungssysteme hilft diese App dabei, die Vielzahl von Herausforderungen zu bewältigen, die bei der digitalen Verwaltung von Gebäuden in großem Umfang auftreten.

Die Lösung in diesem Artikel verwendet insbesondere Autodesk Forge-Daten, aber die Verwendung von BIM-Daten von anderen Anbietern ist ebenso möglich. Die Idee kann allgemein auf den Prozess der Erstellung eines DT aus BIM-Daten angewendet werden.

Wichtig

Dieses Dokument dient ausschließlich informativen Zwecken, um zu veranschaulichen, wie die Autodesk Forge-API BIM-Daten an eine Web-App bereitstellen kann, die einen DT erstellt. Die Verwendung von Drittanbieteranwendungen unterliegt den Bedingungen zwischen Ihnen und dem Drittanbieter. Microsoft Corporation und Autodesk sind weder verbundene Unternehmen noch Partner, und Autodesk sowie Autodesk-Produkte werden nicht von Microsoft Corporation unterstützt oder gesponsert. Es gibt weitere Quellen für BIM-Daten, die Sie zum Erstellen von DTs verwenden können.

Mögliche Anwendungsfälle

Diese Lösung eignet sich ideal für das Gebäudemanagement, die Immobilien-, Fertigungs- und Energiebranchen sowie Behörden.

BIM-Modelle können neben Büros viele Strukturen beschreiben, einschließlich:

  • Rechenzentren.
  • Fabriken.
  • Kraftwerke.
  • Brücken.

Diese Strukturen werden intelligenter und fortschrittlicher, wenn Sensoren und verbundene Geräte kleiner und kostengünstiger werden. Azure Digital Twins kann in Bezug auf die Gebäudeverwaltungsdaten der Gebäudebesitzer*innen mehr Genauigkeit, Kontrolle und Vorhersagbarkeit bieten. Sie können beispielsweise Frequenzsensoren für Predictive-Maintenance-Vorgänge bei Kälteanlagen auf Dächern innerhalb von Azure Digital Twins verwalten.

Immobilienbestandsverwalter*innen können BIM und DTs verwenden, um ihr Verständnis der Elemente in definierten Bereichen zu verbessern und somit eine bessere Gebäudeflächenverwaltung zu ermöglichen.

Beitragende

Dieser Artikel wird von Microsoft gepflegt. Er wurde ursprünglich von folgenden Mitwirkenden geschrieben:

Hauptautoren:

  • Marcus Farquhar | Technology Innovation and Experimentation Lead
  • Kian Lutu | Programmmanager für das Innovationszentrum

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