數(shù)字孿生模型已經(jīng)成為當(dāng)下最熱門(mén)的話題之一，因?yàn)槲覀冇型眠@一創(chuàng)新來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)，顯著增強(qiáng)協(xié)作，并提高資產(chǎn)的可靠性和性能。然而，鐵路是對(duì)安全性要求極高的傳統(tǒng)行業(yè)，業(yè)主運(yùn)營(yíng)商和項(xiàng)目交付公司需要在更緊縮的預(yù)算、更短的工期和更嚴(yán)格的監(jiān)管下開(kāi)展工作，在這樣的背景下，該行業(yè)的變革可能緩慢并具挑戰(zhàn)性。

 

　　面對(duì)改變久經(jīng)驗(yàn)證的可靠模式所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，雖然負(fù)責(zé)人會(huì)猶豫再三，但積極的一面是，鐵路網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的高度復(fù)雜性給了我們機(jī)會(huì)，讓我們創(chuàng)新并利用技術(shù)來(lái)改變鐵路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方式。

 

　　世界各地許多業(yè)主運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)意識(shí)到數(shù)字孿生模型在其工作中的潛力，并且已經(jīng)開(kāi)始探索在鐵路和交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的整個(gè)過(guò)程中應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析、人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)的機(jī)會(huì)。

 

 

　　數(shù)字孿生模型是物理資產(chǎn)、流程或系統(tǒng)以及可供我們了解并對(duì)其性能進(jìn)行建模的工程信息的數(shù)字化表示。簡(jiǎn)單地說(shuō)，數(shù)字孿生模型是物理資產(chǎn)對(duì)應(yīng)物（或?qū)\生物）的高精度數(shù)字模型。這里的資產(chǎn)可以是任何事物，例如車(chē)站內(nèi)的自動(dòng)售票機(jī)或自動(dòng)扶梯，或其內(nèi)部的軌道及道岔，以及立交橋或架空線路結(jié)構(gòu)等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，甚至是整個(gè)城市。

 

　　物理資產(chǎn)上連接的設(shè)備和傳感器會(huì)收集可能與資產(chǎn)狀態(tài)或性能相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以映射到數(shù)字孿生模型上，以了解物理資產(chǎn)在真實(shí)環(huán)境中的表現(xiàn)，同時(shí)，通過(guò)分析或模擬，還可以了解資產(chǎn)未來(lái)的表現(xiàn)，或使用一系列不同參數(shù)時(shí)的表現(xiàn)。

 

 

　　數(shù)字孿生技術(shù)在制造業(yè)等行業(yè)已經(jīng)存在了很多年，推動(dòng)了精益流程，提高了資產(chǎn)性能，并能夠預(yù)測(cè)存在故障風(fēng)險(xiǎn)的組件并進(jìn)行提示。此外，數(shù)字孿生模型技術(shù)還可以確保根據(jù)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)提升設(shè)計(jì)，并將這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于未來(lái)的產(chǎn)品和系統(tǒng)中。數(shù)字孿生模型會(huì)跨越資產(chǎn)全生命周期，將它應(yīng)用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，其意義和影響力將非常明顯。

 

　　在新鐵路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工期間或進(jìn)行重大升級(jí)時(shí)，工程數(shù)字孿生模型可以根據(jù)運(yùn)營(yíng)要求優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)模擬來(lái)降低工期延誤或施工不合規(guī)的風(fēng)險(xiǎn)。工程數(shù)字孿生模型還可以改善供應(yīng)鏈內(nèi)的物流和溝通，從而維持項(xiàng)目進(jìn)度和預(yù)算。

 

　　在運(yùn)營(yíng)期間，性能數(shù)字孿生模型將成為最有價(jià)值的工具。業(yè)主運(yùn)營(yíng)商可以將來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)(IoT)互聯(lián)設(shè)備（如可以進(jìn)行持續(xù)勘測(cè)以實(shí)時(shí)跟蹤現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的資產(chǎn)變化的無(wú)人機(jī)）的數(shù)據(jù)添加到數(shù)字化表示中，從而更深入地了解運(yùn)營(yíng)狀況，這種深入了解有助于業(yè)主運(yùn)營(yíng)商確定維護(hù)或升級(jí)的優(yōu)先級(jí)并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。

 

　　因此，如果成功實(shí)施數(shù)字孿生模型技術(shù)，鐵路或交通運(yùn)輸系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)其最大價(jià)值。通過(guò)使用數(shù)字孿生模型來(lái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，以及在運(yùn)營(yíng)期間利用數(shù)字孿生模型，鐵路或交通運(yùn)輸業(yè)主運(yùn)營(yíng)商將能夠提升性能和可靠性。

 

　　通過(guò)應(yīng)用AI和ML，從大數(shù)據(jù)中獲得的分析可見(jiàn)性可以提供深度見(jiàn)解，助力沉浸式數(shù)字化運(yùn)營(yíng)，從而提高運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的有效性。在這種情況下，通過(guò)訪問(wèn)性能數(shù)字孿生模型，員工便可在問(wèn)題出現(xiàn)之前有效地進(jìn)行預(yù)測(cè)并成功避免問(wèn)題，或者縮短對(duì)系統(tǒng)故障的響應(yīng)時(shí)間，從而減少停機(jī)時(shí)間。

 

　　通過(guò)應(yīng)用無(wú)人機(jī)和機(jī)器人以及基于AI的計(jì)算機(jī)視覺(jué)，并使用數(shù)字孿生模型自動(dòng)執(zhí)行檢查任務(wù)，專(zhuān)家能夠遠(yuǎn)程執(zhí)行檢查，從而提高生產(chǎn)率并利用專(zhuān)業(yè)人員的價(jià)值，同時(shí)還降低了團(tuán)隊(duì)成員置身于危險(xiǎn)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

 

 

　　為了發(fā)揮數(shù)字孿生模型的潛力，我們必須有實(shí)際的解決方案來(lái)同步物理資產(chǎn)不斷變化的狀況。這種同步的時(shí)間和范圍很關(guān)鍵，因?yàn)槟承┵Y產(chǎn)幾乎實(shí)時(shí)更新，這對(duì)其可靠性至關(guān)重要。而對(duì)于其他資產(chǎn)來(lái)說(shuō)，根據(jù)情況，可能每周、每月，甚至每年更新一次就足夠了。因此，重要的是，在設(shè)置同步標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，相關(guān)組織和專(zhuān)業(yè)人員必須有一個(gè)明確的策略，包括應(yīng)分析哪些資產(chǎn)、何時(shí)以及通過(guò)哪些參數(shù)進(jìn)行分析。

 

　　但是，如果不理解項(xiàng)目或資產(chǎn)的工程設(shè)計(jì)和規(guī)范中使用的數(shù)字工程信息，而僅僅采集和表示物理狀況，包括采集物聯(lián)網(wǎng)(IoT)數(shù)據(jù)等，那就永遠(yuǎn)不足以理解、分析或模擬期望的改進(jìn)。

 

　　數(shù)字工程信息就像是基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)的“數(shù)字DNA”。就像醫(yī)生可以通過(guò)分析人類(lèi)DNA來(lái)預(yù)測(cè)健康問(wèn)題并進(jìn)行個(gè)性化護(hù)理來(lái)改善身體狀況一樣，項(xiàng)目交付公司可以利用數(shù)字工程信息來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)作、改進(jìn)決策并提供更好的項(xiàng)目成果。

 

　　對(duì)于業(yè)主運(yùn)營(yíng)商，利用“數(shù)字DNA”就是創(chuàng)建并使用數(shù)字孿生模型，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)——個(gè)性化資產(chǎn)維護(hù)，并最大限度地提高資產(chǎn)可靠性、延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間，也就是創(chuàng)建一個(gè)開(kāi)放的互連數(shù)據(jù)環(huán)境(CDE)，隨時(shí)隨地提供可信的信息來(lái)幫助業(yè)主運(yùn)營(yíng)商設(shè)計(jì)、構(gòu)建、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)物理資產(chǎn)。然后，所有者將使用數(shù)字孿生模型做出更好的決策，獲得更高的效率并提高性能。

 

 

　　Bentley的用戶(hù)正在通過(guò)推進(jìn)數(shù)字化工作流并利用智能組件和數(shù)字化環(huán)境來(lái)改進(jìn)項(xiàng)目交付，并確保資產(chǎn)更有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，這種情況每天都在世界各地發(fā)生著。印度那格浦爾地區(qū)的MahaMetro（馬哈拉施特拉地鐵軌道有限公司）就已成功實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

 

　　MahaMetro實(shí)施的Bentley的OpenRail解決方案使用iModel作為其最終交付形式，因?yàn)閕Model可以提供可供參考的可靠、持久的資產(chǎn)模型。該組織致力于實(shí)現(xiàn)全生命周期方法，并部署了以O(shè)penRail互連數(shù)據(jù)環(huán)境(CDE)為核心的數(shù)字化項(xiàng)目交付系統(tǒng)，涵蓋了從規(guī)劃到運(yùn)營(yíng)的資產(chǎn)生命周期的每個(gè)階段。

 

　　MahaMetro部署的CDE可記錄所有數(shù)據(jù)，并使用資產(chǎn)標(biāo)簽來(lái)鏈接Bentley開(kāi)放式建模應(yīng)用程序（如其企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)）創(chuàng)建的組件。目前，在CDE中，約有400名用戶(hù)處理了數(shù)十萬(wàn)份圖紙和文檔，用戶(hù)可以在需要時(shí)，隨時(shí)隨地對(duì)可信信息進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問(wèn)。擴(kuò)展的CDE還可提供數(shù)據(jù)移動(dòng)性，以彌合溝通差距、加快設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決和審批進(jìn)度，從而節(jié)約數(shù)百萬(wàn)美元的成本。

 

　　MahaMetro和其供應(yīng)鏈在設(shè)計(jì)和施工期間創(chuàng)建的數(shù)字DNA有助于該組織管理其當(dāng)前、未來(lái)和翻新的資產(chǎn)。確保這些可信的信息保持最新?tīng)顟B(tài)且可訪問(wèn)，該組織的系統(tǒng)有助其做出戰(zhàn)略性決策、建立基于狀態(tài)的監(jiān)測(cè)并制定預(yù)測(cè)性維護(hù)策略，有望在鐵路的25年運(yùn)營(yíng)周期中節(jié)省至少2.22億美元。

 

　　顯然，數(shù)字孿生模型正展現(xiàn)出強(qiáng)勁的動(dòng)力，尤其是在目前已制定IoT計(jì)劃的組織中。由于數(shù)字孿生模型還處于初始發(fā)展階段，因此它需要具有明確業(yè)務(wù)目標(biāo)的方法，以及不斷進(jìn)行嘗試并從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的靈活方法。正如MahaMetro引領(lǐng)著行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和方向一樣，Bentley期待看到數(shù)字孿生模型能夠在鐵路所有者及其供應(yīng)鏈中普遍采用。