數字孿生，為誰而生？

吳付標

赫爾辛基市利用Rentley的實景建模軟件生成實景三維模型，助力其智慧城市計劃

一個產品，一項服務，一旦與客戶需求同頻，必定成爆款。

而數字孿生在基礎設施領域的走紅正是這樣一個爆款故事。可謂：初上主播臺，已然網紅身。

基礎設施數字孿生獨角獸Bentley是當下風頭正勁的數字孿生云服務iTwin Services的技術提供商。它在8年前就身體力行，著手解決工程數據太多、太雜、不貫通、價值低這一棘手的問題。

曾經，工程軟件業界流傳過這樣一個段子：建模培訓上，一個熱門教程就是訓練大家如何把一個模型分成4個文件、8個文件的套路。隨著項目越來越大，軟件打不開文件和模型了。

BIM模型何處去？數據湖泊可耕田。于是，Bentley創始人、首席技術官Keith Bentley率領團隊辦了三件大事：大數據的集成與處理、數據的全生命周期貫通、變更管理與團隊協同。總而言之，就是要讓工程數據創造價值，這也是從BIM模型演進到iModel云平臺，再走向全數據的數字孿生云服務的思想起源。

在這個過程中，數字孿生和客戶需求出現了同頻現象。西方國家大量的基礎設施走到了百年歷史，對于運維有了更加迫切的需求，越來越多的業主和運營商感受到了自身的痛點：希望多維度了解資產性能，以多維方式讓資產運營更高效、更安全。他們也悟到了，沒有完整的資產數據模型，性能管理是紙上談兵，一切皆無可能。我們國家的很多業主也把資產性能管理提上了重要日程。國家電網成立工程數據中心來接受各個項目的數字化移交就是一個典型的例證。而數字孿生可以幫助他們可視化地了解資產、分析資產性能并采取智慧的行動，撥動了他們的心弦。

筆者跟蹤BIM十年，也讓數字孿生點燃了熱情。為此，近期和一群海內外的數字先鋒談天說地，從新加坡到帝都，我一路訪談，訪談對象既有廠家代表——Bentley負責數字孿生技術推廣的商務拓展總監韓路、高級市場經理Steven Fruhwirth以及軟件研發經理唐方勤博士，也有深圳高速工程顧問有限公司等十余家數字孿生應用的吃螃蟹者。

在本文中，我且結合各位數字孿生君的經驗和洞察，來談談這項黑科技當下最流行的三板斧：數字集成，可視化展示，分析與預警。

數據共和國，海納百川

數字集成是數字孿生云服務的基石。

深圳高速工程顧問有限公司在大型立交項目——鹽港東立交，推進從設計到養護的全生命周期管理過程中，首先就要處理大數據及其集成的問題。這是深圳市最復雜、投資規模最大的大型樞紐式立交之一，也是交通部BIM技術應用重點示范項目之一。

提供全生命周期服務，需要關注“動態的實時更新”以應對項目每天乃至全生命周期的變化，自然要持續集成海量數據——勘測數據、設計數據、施工數據、監測數據。由于交通視頻攝像頭和傳感器每天都在采集、在傳輸新數據，需要一個支持TB級別的數據湖泊。各種各樣的數據采集都用不一樣的軟件，需要能夠以一個標準來定義、匯聚、打開、應用這些數據。

數字孿生云服務的核心能力之一是形成一個數據共和國，集成了BIM模型、實景模型、GIS、文件、編碼、流程、物聯網等數據。其中，iModel可以整合不同軟件生成的BIM模型，賦予基礎設施數字孿生模型統一、可靠和易取的特性，并且和其他數據庫和文件編碼還有流程也都可以互連走通。在鹽港東立交這樣的大體量項目中，數字孿生模型有效地實現了海量多源異構數據的融合，解決了傳統軟件所遇到的幾何、圖形輕量化以后精度不夠高、數據有誤差、描述不準確的問題，可以更加精確地實現路徑規劃、GPS定位等功能。使用阿里云做緩存服務，讓數據獲取更輕松，提升了用戶體驗，給業主、管理者匯報或者進行現場運維，數據與模型隨時調出，無須耐著性子等著數據加載。

數據集成是業主當家，由他們來選擇集成什么，不集成什么，得到的就是他們想要的。例如，公路集成了傳感器，就可以可視化觀察到公路荷載，橋梁是否有裂縫;集成了施工進度，就可以和實際進度進行對比，了解施工進展。當下，有一些項目把施工現場的相機集成進來，就可以看見每天有多少人在施工，是否和計劃安排的一致，這也可以作為法律依據來進行施工管理。

可視化展示，看見就是行動

數字集成之后帶來的大規模唯一可視化展示，讓很多工程、業主和運營商感到震驚。

數字孿生云服務所帶來的是徹底而全方位的展示，既可展示地上的BIM系統、物聯網系統，還有地下存儲在GIS系統的各種管廊，以及地圖、流程等等。總而言之，比你肉眼所見的還豐富，并且有效地編織起來、關聯起來，哪幫哪派在什么時間做的變更也一目了然。

不論從桌面、網頁還是移動端，一鍵就可打開數字孿生模型。不論你是在溫暖的辦公室、簡陋的施工現場還是復雜的運維場景，所有數據一眼就可看見，并且可以隨時發起行動，實現設計修改、項目審閱、工程檢修。例如：讓匯報更輕松。給領導和業主匯報，不用再等一兩分鐘數據加載。他們時間寶貴，等不得的;讓審核校對更高效。對于需要修改的地方，你可以在線發出需求，和同仁們進行溝通、修改;讓施工管理更及時。現在有很多工地天天在進行航拍，進行實景建模與展示，了解施工進度，提升施工管理，讓安全巡檢更快捷。手持一個iPad到天然氣管道現場進行定位，一旦發現有泄露或者其他安全隱患，不論是在地上還是地下，借助AR/VR/MR查看數字孿生模型，可以立即將安全信息發給維護人員采取相關行動，而無需再撰寫一個報告通過審批流程再進行維護。

在鹽港東立交項目中，施工現場通過移動端錄入構件實際進度，進行與計劃進度的對比。管理人員結合現場具體情況，分析產生進度偏差的原因，進行合理的人、材、機等資源調配，真正提高管理效率和降低管理成本。

數據智能化，給資產帶來靈魂和生命

智能分析給數據資產帶來靈魂和生命，這是數字孿生云服務的高階價值。

對于鹽港東這樣的公路項目，有了數字孿生云服務，可以把歷來的養護數據、運營數據具體到公路的沉降狀況等進行大數據集成，對公路整體安全系數進行分析，洞察到公路的狀況，并對未來進行預測，反饋給相應的人和客戶端，采取相應的行動，實現智能養護。

數字孿生云服務可以通過一系列分析幫助工程和業主、運營單位進行高效、可靠的分析和預警，并提供方案設計、模擬施工、可視化運維、資產可靠性管理、決策支持等系列創新服務，其中比較摩登的應用包括：工程造價與方案遴選、人流分析與通路選擇、安全分析與運營維護。

數字孿生云服務不斷增強分析模擬能力，對于場景和末梢的感知能力將帶來強大的正能量。使用 LEGION和CUBE軟件可以分析車站的車輛和人員疏散情況，使用Streetlytics可以從大量GPS、手機、汽車等數據中提取信息，描繪出道路交通流量圖景，給交通工程師提供預測和模擬服務。在一個地鐵站設計項目中，使用行人模擬工具在車站模型中進行驗證，可以很早發現行人出現擁堵的位置，這樣工程師在設計初期就可以調整出入口的布局。在以往的工作流程里，這樣的問題也許會在車站正式運營很久之后才發現。

數字孿生云服務與客戶需求和技術發展同頻，也和社會發展同頻。

我們已經進入數據新時代。新數據隨著新技術的產生而產生，正如有了無人機，傾斜攝影出現了;有了三維激光掃描儀，激光點云出現了。新技術層出不窮，數據格式越來越多，數據應用的工作量也越來越大。5G商用、物聯網不斷升級、機器學習正在加強放眼看未來的能力。在數據世界中創建和運維物理世界的基礎設施，是一個長遠目標，也是必須從現在做起的事情。五年之后你再談數字孿生必定out了。雖然數字孿生技術還剛到青年期，未必成熟老道、盡善盡美，但它一直保持著對新技術的洞察，讓新技術為我所用，推動著行業的正向發展。

從社會層面來看，中國宏大的基礎設施發展計劃對于資產的性能管理和數字化運維已經提出日益迫切的要求。早點數字化，早點走上云端，早點發現問題、解決問題，這是造福社會的一件大事。

數字孿生，為大數據而生，為向著美好出發的社會而生。