數(shù)字孿生對(duì)工程建設(shè)企業(yè)的意義

文｜本刊記者 汪莉莉

隨著數(shù)字孿生逐漸成為主流，它將如何幫助推進(jìn)工程工作實(shí)踐呢？數(shù)字孿生模型是當(dāng)前實(shí)物資產(chǎn)的數(shù)字化表示。數(shù)字孿生模型可以讓人們無需離開辦公室，就能夠?qū)崟r(shí)了解現(xiàn)實(shí)世界資產(chǎn)的狀況。它可以幫助人們更輕松、更有效地與分散的團(tuán)隊(duì)或項(xiàng)目參與方協(xié)作，并最終做出更明智的決策，從而獲得更好的業(yè)務(wù)績效。

數(shù)字資產(chǎn)和實(shí)物資產(chǎn)之間的關(guān)系應(yīng)該是共生的。利用數(shù)字孿生模型進(jìn)行的分析洞察，可以將決策結(jié)果通過物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)化為針對(duì)實(shí)物資產(chǎn)運(yùn)維的操作和干預(yù)，以此優(yōu)化實(shí)物資產(chǎn)運(yùn)維執(zhí)行的效率和質(zhì)量。最終，采用數(shù)字孿生技術(shù)的企業(yè)不僅可以降低各個(gè)資產(chǎn)的成本和風(fēng)險(xiǎn)，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型還可以讓其根據(jù)以往吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在整個(gè)軟件組合和未來的項(xiàng)目中優(yōu)化性能。

在橋梁設(shè)計(jì)和施工中使用數(shù)字孿生模型的示例

我們需要認(rèn)識(shí)到兩個(gè)現(xiàn)實(shí)，第一個(gè)是工程項(xiàng)目有大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常只能被單一應(yīng)用程序的用戶或?qū)＜壹?jí)用戶所理解，不適用于其他環(huán)境。更復(fù)雜的是，隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，數(shù)據(jù)總是在發(fā)生變化。第二個(gè)現(xiàn)實(shí)是，工程項(xiàng)目往往將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)孤立的數(shù)據(jù)源中，這使得跟蹤和管理數(shù)據(jù)變得更加困難。

數(shù)字孿生技術(shù)需要處理這些海量數(shù)據(jù)，同時(shí)將它們集中在統(tǒng)一視圖中。數(shù)字平臺(tái)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一和整合。

開始創(chuàng)建數(shù)字孿生模型時(shí)，用戶需要首先創(chuàng)建一個(gè)實(shí)景模型。工程團(tuán)隊(duì)可提供有關(guān)橋梁施工現(xiàn)場實(shí)際位置的數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)成員將通過無人機(jī)進(jìn)行實(shí)景采集以建立實(shí)景模型，或者將他們采集的實(shí)景數(shù)據(jù)與地圖和地形數(shù)據(jù)結(jié)合使用。隨著不斷地對(duì)模型進(jìn)行測量和同步，所有的數(shù)據(jù)將被匯集在一起以展示真實(shí)的現(xiàn)場條件。

伴隨設(shè)計(jì)和工程建設(shè)的進(jìn)行，這些文件可能會(huì)駐留在互連數(shù)據(jù)環(huán)境中，然后在模型和互連數(shù)據(jù)環(huán)境中的文件之間建立連接。現(xiàn)在，人們擁有了可以通過數(shù)據(jù)來反映變化的數(shù)字孿生模型，它將不同的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到設(shè)計(jì)的實(shí)體橋梁的單一的數(shù)字化表現(xiàn)之中，并實(shí)時(shí)向人們顯示出現(xiàn)的變化。數(shù)字孿生模型可以通過數(shù)據(jù)質(zhì)量服務(wù)來驗(yàn)證數(shù)據(jù)的可信度，這些服務(wù)都是自動(dòng)化的，并根據(jù)相關(guān)人員輸入的編碼和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。

工程團(tuán)隊(duì)會(huì)認(rèn)識(shí)到可以快速便捷通過 Web端訪問模型和數(shù)據(jù)的好處，這種模型不僅可以反映他們基于物理現(xiàn)實(shí)所設(shè)計(jì)的功能，還可以將所有數(shù)據(jù)都整合在一個(gè)視圖中，提供更深入的理解。客戶和項(xiàng)目參與方也可以查看數(shù)字孿生模型，在訪問他們當(dāng)前所需數(shù)據(jù)的同時(shí)，了解在一段時(shí)間內(nèi)的情況變化。

Bentley 提供了開源開發(fā)平臺(tái) iModel.js 和在該平臺(tái)上構(gòu)建的商業(yè)產(chǎn)品iTwin?Services，以幫助用戶在數(shù)字孿生模型中創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)。

毫無疑問，目前很多用戶都實(shí)施了數(shù)字孿生技術(shù)。這是一個(gè)快速增長的市場，一些有影響力的第三方研究表明，數(shù)字孿生市場將很快超過 BIM 技術(shù)，但這并不意味著 BIM 技術(shù)就要消失了。數(shù)字孿生將不會(huì)取代 BIM 技術(shù)，而是改進(jìn) BIM 技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng) BIM 技術(shù)，并推動(dòng)進(jìn)一步的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

如果我們尋找是誰在推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)的采用，會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)倡議都是由業(yè)主運(yùn)營商提出的，但在工程服務(wù)公司內(nèi)部，特別是在運(yùn)輸部門，也會(huì)發(fā)現(xiàn)有很大的推動(dòng)作用。交通運(yùn)輸業(yè)是采用數(shù)字孿生技術(shù)的領(lǐng)頭羊，緊隨其后的是工廠，尤其是石油天然氣及化工、采礦和金屬冶煉。

無論是大項(xiàng)目還是小項(xiàng)目，都可以應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，可以說項(xiàng)目規(guī)模并不是限制因素，數(shù)字孿生技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是適用于各種規(guī)模的項(xiàng)目。當(dāng)連接到系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)越多，數(shù)字孿生模型發(fā)揮的價(jià)值也就越大。數(shù)字孿生模型的價(jià)值取決于整合到其中的數(shù)據(jù)。

如果團(tuán)隊(duì)中有成員沒有將數(shù)據(jù)添加到數(shù)字孿生模型中，那么在創(chuàng)建數(shù)字模型時(shí)，就會(huì)阻礙獲得所有資產(chǎn)數(shù)據(jù)的最大價(jià)值。使用者的數(shù)字孿生模型仍然可以起作用，但是如果缺失部分信息，就可能會(huì)錯(cuò)過一些數(shù)據(jù)可以提供的洞察。

數(shù)字孿生模型如何管理數(shù)據(jù)

數(shù)字孿生模型連接了多個(gè)數(shù)據(jù)源。資產(chǎn)生命周期中有三種主要類型的數(shù)據(jù)源，包括工程技術(shù)、信息技術(shù)和運(yùn)營技術(shù)。數(shù)字孿生模型需要整合和連接所有這些數(shù)據(jù)，才能使其可以輕松訪問。

項(xiàng)目或資產(chǎn)可能具有不同的事實(shí)信息來源，包括企業(yè)數(shù)據(jù)庫、設(shè)計(jì)文件或互連數(shù)據(jù)環(huán)境。數(shù)字孿生模型不應(yīng)該是事實(shí)的來源，而應(yīng)該是事實(shí)的視圖。數(shù)字孿生模型需要整合所有相關(guān)信息和數(shù)據(jù)源（無論它們位于何處）。這些信息被匯集到一個(gè)視圖中，相關(guān)使用者可以在其中瀏覽所有內(nèi)容，就像通過單個(gè)面板一樣。

數(shù)字孿生帶來的機(jī)遇

數(shù)字孿生技術(shù)為工程建設(shè)企業(yè)帶來了新的商機(jī)。許多用戶認(rèn)為，數(shù)字孿生技術(shù)可用來應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)，如勞動(dòng)人口老齡化、技能短缺和利潤率下降等。現(xiàn)在不僅有機(jī)會(huì)更有效地開展工作，而且還有機(jī)會(huì)創(chuàng)建一種新的商業(yè)模式，也就是可以開始向客戶提供數(shù)字孿生技術(shù)服務(wù)，從而將更多的業(yè)務(wù)擴(kuò)展到運(yùn)維領(lǐng)域，因?yàn)樗麄儞碛懈嗟臄?shù)據(jù)來支持運(yùn)維。

這些企業(yè)也越來越有機(jī)會(huì)在運(yùn)營中實(shí)現(xiàn)所有業(yè)主數(shù)據(jù)的最大價(jià)值，在運(yùn)營期間為業(yè)主實(shí)現(xiàn)數(shù)字化領(lǐng)先和轉(zhuǎn)型。他們可以關(guān)注并跟蹤這些數(shù)據(jù)，在資產(chǎn)全生命周期中將這些數(shù)據(jù)價(jià)值進(jìn)行最大化利用。除了效率之外，圍繞著數(shù)字孿生技術(shù)的價(jià)值，這些機(jī)遇帶來了很多積極業(yè)務(wù)展望，也帶來了新的機(jī)會(huì)。

未來數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展方向

數(shù)字孿生技術(shù)的其中一個(gè)潛力是機(jī)器學(xué)習(xí)。現(xiàn)在，由于信息中的各種變化和相互連接，數(shù)字孿生模型內(nèi)部收集了大量數(shù)據(jù)。有了機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能，人們將不再需要手動(dòng)管理這一切。機(jī)器學(xué)習(xí)讓人們可以從項(xiàng)目組合中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并識(shí)別導(dǎo)致錯(cuò)誤、成本增加或安全事故的趨勢(shì)和模式。通過標(biāo)記這些趨勢(shì)，當(dāng)它們出現(xiàn)在未來的項(xiàng)目中，機(jī)器學(xué)習(xí)將會(huì)自動(dòng)提醒人們。