數(shù)字孿生，為誰而生？

吳付標(biāo)

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(chǎn)品，一項服務(wù)，一旦與客戶需求同頻，必定成爆款。

而數(shù)字孿生在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的走紅正是這樣一個爆款故事?？芍^：初上主播臺，已然網(wǎng)紅身。

基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生獨角獸Bentley是當(dāng)下風(fēng)頭正勁的數(shù)字孿生云服務(wù)iTwin Services的技術(shù)提供商。它在8年前就身體力行，著手解決工程數(shù)據(jù)太多、太雜、不貫通、價值低這一棘手的問題。

曾經(jīng)，工程軟件業(yè)界流傳過這樣一個段子：建模培訓(xùn)上，一個熱門教程就是訓(xùn)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(shù)據(jù)湖泊可耕田。于是，Bentley創(chuàng)始人、首席技術(shù)官Keith Bentley率領(lǐng)團隊辦了三件大事：大數(shù)據(jù)的集成與處理、數(shù)據(jù)的全生命周期貫通、變更管理與團隊協(xié)同?？偠灾?，就是要讓工程數(shù)據(jù)創(chuàng)造價值，這也是從BIM模型演進(jìn)到iModel云平臺，再走向全數(shù)據(jù)的數(shù)字孿生云服務(wù)的思想起源。

在這個過程中，數(shù)字孿生和客戶需求出現(xiàn)了同頻現(xiàn)象。西方國家大量的基礎(chǔ)設(shè)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(yè)主和運營商感受到了自身的痛點：希望多維度了解資產(chǎn)性能，以多維方式讓資產(chǎn)運營更高效、更安全。他們也悟到了，沒有完整的資產(chǎn)數(shù)據(jù)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(yè)主也把資產(chǎn)性能管理提上了重要日程。國家電網(wǎng)成立工程數(shù)據(jù)中心來接受各個項目的數(shù)字化移交就是一個典型的例證。而數(shù)字孿生可以幫助他們可視化地了解資產(chǎn)、分析資產(chǎn)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(shù)字孿生點燃了熱情。為此，近期和一群海內(nèi)外的數(shù)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(fù)責(zé)數(shù)字孿生技術(shù)推廣的商務(wù)拓展總監(jiān)韓路、高級市場經(jīng)理Steven Fruhwirth以及軟件研發(fā)經(jīng)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(shù)字孿生應(yīng)用的吃螃蟹者。

在本文中，我且結(jié)合各位數(shù)字孿生君的經(jīng)驗和洞察，來談?wù)勥@項黑科技當(dāng)下最流行的三板斧：數(shù)字集成，可視化展示，分析與預(yù)警。

數(shù)據(jù)共和國，海納百川

數(shù)字集成是數(shù)字孿生云服務(wù)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(jìn)從設(shè)計到養(yǎng)護(hù)的全生命周期管理過程中，首先就要處理大數(shù)據(jù)及其集成的問題。這是深圳市最復(fù)雜、投資規(guī)模最大的大型樞紐式立交之一，也是交通部BIM技術(shù)應(yīng)用重點示范項目之一。

提供全生命周期服務(wù)，需要關(guān)注“動態(tài)的實時更新”以應(yīng)對項目每天乃至全生命周期的變化，自然要持續(xù)集成海量數(shù)據(jù)——勘測數(shù)據(jù)、設(shè)計數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)。由于交通視頻攝像頭和傳感器每天都在采集、在傳輸新數(shù)據(jù)，需要一個支持TB級別的數(shù)據(jù)湖泊。各種各樣的數(shù)據(jù)采集都用不一樣的軟件，需要能夠以一個標(biāo)準(zhǔn)來定義、匯聚、打開、應(yīng)用這些數(shù)據(jù)。

數(shù)字孿生云服務(wù)的核心能力之一是形成一個數(shù)據(jù)共和國，集成了BIM模型、實景模型、GIS、文件、編碼、流程、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)。其中，iModel可以整合不同軟件生成的BIM模型，賦予基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生模型統(tǒng)一、可靠和易取的特性，并且和其他數(shù)據(jù)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(shù)字孿生模型有效地實現(xiàn)了海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合，解決了傳統(tǒng)軟件所遇到的幾何、圖形輕量化以后精度不夠高、數(shù)據(jù)有誤差、描述不準(zhǔn)確的問題，可以更加精確地實現(xiàn)路徑規(guī)劃、GPS定位等功能。使用阿里云做緩存服務(wù)，讓數(shù)據(jù)獲取更輕松，提升了用戶體驗，給業(yè)主、管理者匯報或者進(jìn)行現(xiàn)場運維，數(shù)據(jù)與模型隨時調(diào)出，無須耐著性子等著數(shù)據(jù)加載。

數(shù)據(jù)集成是業(yè)主當(dāng)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(jìn)度，就可以和實際進(jìn)度進(jìn)行對比，了解施工進(jìn)展。當(dāng)下，有一些項目把施工現(xiàn)場的相機集成進(jìn)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(jù)來進(jìn)行施工管理。

可視化展示，看見就是行動

數(shù)字集成之后帶來的大規(guī)模唯一可視化展示，讓很多工程、業(yè)主和運營商感到震驚。

數(shù)字孿生云服務(wù)所帶來的是徹底而全方位的展示，既可展示地上的BIM系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，還有地下存儲在GIS系統(tǒng)的各種管廊，以及地圖、流程等等?？偠灾?，比你肉眼所見的還豐富，并且有效地編織起來、關(guān)聯(lián)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(wǎng)頁還是移動端，一鍵就可打開數(shù)字孿生模型。不論你是在溫暖的辦公室、簡陋的施工現(xiàn)場還是復(fù)雜的運維場景，所有數(shù)據(jù)一眼就可看見，并且可以隨時發(fā)起行動，實現(xiàn)設(shè)計修改、項目審閱、工程檢修。例如：讓匯報更輕松。給領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)主匯報，不用再等一兩分鐘數(shù)據(jù)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(fā)出需求，和同仁們進(jìn)行溝通、修改;讓施工管理更及時。現(xiàn)在有很多工地天天在進(jìn)行航拍，進(jìn)行實景建模與展示，了解施工進(jìn)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(xiàn)場進(jìn)行定位，一旦發(fā)現(xiàn)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(shù)字孿生模型，可以立即將安全信息發(fā)給維護(hù)人員采取相關(guān)行動，而無需再撰寫一個報告通過審批流程再進(jìn)行維護(hù)。

在鹽港東立交項目中，施工現(xiàn)場通過移動端錄入構(gòu)件實際進(jìn)度，進(jìn)行與計劃進(jìn)度的對比。管理人員結(jié)合現(xiàn)場具體情況，分析產(chǎn)生進(jìn)度偏差的原因，進(jìn)行合理的人、材、機等資源調(diào)配，真正提高管理效率和降低管理成本。

數(shù)據(jù)智能化，給資產(chǎn)帶來靈魂和生命

智能分析給數(shù)據(jù)資產(chǎn)帶來靈魂和生命，這是數(shù)字孿生云服務(wù)的高階價值。

對于鹽港東這樣的公路項目，有了數(shù)字孿生云服務(wù)，可以把歷來的養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)具體到公路的沉降狀況等進(jìn)行大數(shù)據(jù)集成，對公路整體安全系數(shù)進(jìn)行分析，洞察到公路的狀況，并對未來進(jìn)行預(yù)測，反饋給相應(yīng)的人和客戶端，采取相應(yīng)的行動，實現(xiàn)智能養(yǎng)護(hù)。

數(shù)字孿生云服務(wù)可以通過一系列分析幫助工程和業(yè)主、運營單位進(jìn)行高效、可靠的分析和預(yù)警，并提供方案設(shè)計、模擬施工、可視化運維、資產(chǎn)可靠性管理、決策支持等系列創(chuàng)新服務(wù)，其中比較摩登的應(yīng)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(hù)。

數(shù)字孿生云服務(wù)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(shù)據(jù)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(yù)測和模擬服務(wù)。在一個地鐵站設(shè)計項目中，使用行人模擬工具在車站模型中進(jìn)行驗證，可以很早發(fā)現(xiàn)行人出現(xiàn)擁堵的位置，這樣工程師在設(shè)計初期就可以調(diào)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(fā)現(xiàn)。

數(shù)字孿生云服務(wù)與客戶需求和技術(shù)發(fā)展同頻，也和社會發(fā)展同頻。

我們已經(jīng)進(jìn)入數(shù)據(jù)新時代。新數(shù)據(jù)隨著新技術(shù)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，正如有了無人機，傾斜攝影出現(xiàn)了;有了三維激光掃描儀，激光點云出現(xiàn)了。新技術(shù)層出不窮，數(shù)據(jù)格式越來越多，數(shù)據(jù)應(yīng)用的工作量也越來越大。5G商用、物聯(lián)網(wǎng)不斷升級、機器學(xué)習(xí)正在加強放眼看未來的能力。在數(shù)據(jù)世界中創(chuàng)建和運維物理世界的基礎(chǔ)設(shè)施，是一個長遠(yuǎn)目標(biāo)，也是必須從現(xiàn)在做起的事情。五年之后你再談數(shù)字孿生必定out了。雖然數(shù)字孿生技術(shù)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(shù)的洞察，讓新技術(shù)為我所用，推動著行業(yè)的正向發(fā)展。

從社會層面來看，中國宏大的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展計劃對于資產(chǎn)的性能管理和數(shù)字化運維已經(jīng)提出日益迫切的要求。早點數(shù)字化，早點走上云端，早點發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，這是造福社會的一件大事。

數(shù)字孿生，為大數(shù)據(jù)而生，為向著美好出發(fā)的社會而生。