這個(gè)問(wèn)題部分是由于，數(shù)字孿生技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域是新事物，以至于在其定義和術(shù)語(yǔ)上不可避免和令人遺憾地出現(xiàn)爭(zhēng)議。因此，一些首席數(shù)字產(chǎn)品官引入了一種數(shù)字孿生技術(shù)純度測(cè)試。只有滿足某些條件才能被稱為數(shù)字孿生技術(shù)，例如：在運(yùn)營(yíng)中使用；包括實(shí)時(shí)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)；用于控制物理資產(chǎn)；納入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)；自主運(yùn)行并自行思考等等。但當(dāng)數(shù)字孿生技術(shù)正在提供深度洞察、創(chuàng)造價(jià)值并改善績(jī)效之時(shí)，進(jìn)行數(shù)字孿生技術(shù)純度測(cè)試有何意義呢？

 

　　在Bentley2019基礎(chǔ)設(shè)施年度光輝大獎(jiǎng)賽中提交的500多個(gè)項(xiàng)目中，有接近25%的項(xiàng)目聲明他們正在使用或希望應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)新。這一比例同比大幅增長(zhǎng)，也是其創(chuàng)造價(jià)值的無(wú)可辯駁的證明。這125個(gè)多項(xiàng)目跨越了行業(yè)領(lǐng)域、區(qū)域、生命周期各個(gè)階段和承包方法，也是值得我們分析和學(xué)習(xí)的一組獨(dú)特樣本。它們告訴了我們什么？我們又能從這些可能對(duì)我們的定義和術(shù)語(yǔ)產(chǎn)生影響的全球項(xiàng)目中學(xué)到什么？它們通過(guò)怎樣的方法、實(shí)踐和表現(xiàn)創(chuàng)造了價(jià)值并走向成功？

 

　　數(shù)字孿生技術(shù)和數(shù)字孿生方法適用于生命周期的所有階段。項(xiàng)目采用數(shù)字孿生技術(shù)的時(shí)間越早，得到的數(shù)據(jù)和洞察也越豐富和準(zhǔn)確。數(shù)字孿生模型可以服務(wù)于許多用途；不存在單一的數(shù)字孿生模型。不同的利益相關(guān)方出于不同的角度與數(shù)字孿生模型進(jìn)行交互，從而衍生出了不同類型的價(jià)值。

 

　　許多數(shù)字孿生模型始于實(shí)景建模和無(wú)人機(jī)勘測(cè)。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)字化表示有助于實(shí)現(xiàn)可視化，同時(shí)又可與沉浸式用戶體驗(yàn)相結(jié)合，讓您更直觀地了解環(huán)境。在規(guī)劃階段，數(shù)字孿生模型可用于論證可施工性和對(duì)施工工序及物流建模。這是一種非常受歡迎的數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用，通常涵蓋了真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)條件和不斷變化的設(shè)備和材料的位置。還可以從中清晰地看到數(shù)字化工作交接所創(chuàng)造的價(jià)值，因?yàn)楣こ填檰?wèn)在物理資產(chǎn)之外還交付了數(shù)字資產(chǎn)。通常，無(wú)紙化工作交接要高效得多，從而使運(yùn)營(yíng)就緒程度創(chuàng)出新高，提高了投資回報(bào)率。

 

　　經(jīng)過(guò)這些數(shù)字孿生項(xiàng)目的分析，我們找出了典型數(shù)字孿生模型具有的三大特征：數(shù)字化環(huán)境、數(shù)字化組件和數(shù)字化年表。所謂的數(shù)字化環(huán)境是指，自然環(huán)境、地形和地下空間；每個(gè)資產(chǎn)都在地球上有自己的位置信息，而該位置通常是影響其安全性和適應(yīng)力的主要風(fēng)險(xiǎn)因素。數(shù)字化組件可以讓設(shè)計(jì)人員和工程師在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和制造時(shí)從經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的高性能設(shè)計(jì)中受益。所謂的數(shù)字化年表是指，數(shù)字孿生模型捕捉工程隨時(shí)間線的變更并提供誰(shuí)在何時(shí)執(zhí)行何種操作的可信記錄。同時(shí)顯而易見(jiàn)的是，大多數(shù)數(shù)字孿生模型都具有應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量和完整性相關(guān)挑戰(zhàn)的策略。工程數(shù)據(jù)來(lái)源于多種多專業(yè)的應(yīng)用程序，這就需要進(jìn)行大量的校準(zhǔn)、驗(yàn)證和刪除工作，這聽(tīng)起來(lái)就很費(fèi)勁，事實(shí)也會(huì)如此。而解決這一問(wèn)題的黃金法則就是確保數(shù)據(jù)的可訪問(wèn)性，換言之，就是數(shù)據(jù)不會(huì)由獨(dú)占格式鎖定。

 

　　從這組樣本中，我們還可以學(xué)到一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并得出與成熟度有關(guān)的一些結(jié)論。成熟的數(shù)字孿生模型由哪些內(nèi)容組成？

 

　　以下是我們從實(shí)踐和方法中得到的一些結(jié)論，概述了不同級(jí)別或不同階段成熟度的數(shù)字孿生模型的特征：

 

　　如果您是數(shù)字孿生模型的創(chuàng)建者或管理者，如何達(dá)到下一級(jí)別？可以運(yùn)用哪些計(jì)劃和做法？是否有指導(dǎo)規(guī)劃的藍(lán)圖或框架？改變并非易事。作為一家軟件公司，我們一直致力于部署數(shù)字孿生技術(shù)，但必須強(qiáng)調(diào)的是，在走向成功的路上，人和流程的影響與技術(shù)因素同樣重要。

 

　　以下是我們根據(jù)為重型土木/交通運(yùn)輸項(xiàng)目、流程工廠和智能城市實(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)提出的做法與實(shí)踐建議。下文根據(jù)企業(yè)的能力列述了相關(guān)的實(shí)踐。盡管企業(yè)可能已經(jīng)具有完全智能、鏈接資產(chǎn)的數(shù)字孿生模型，但可能沒(méi)有讓其保持長(zhǎng)期有效的能力，也可能無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的部署。這些實(shí)踐需要一個(gè)多階段規(guī)劃，考慮的不僅僅是如何創(chuàng)建和交付數(shù)字孿生模型，更重要的還有如何進(jìn)行管理和使用。如果任由數(shù)字孿生模型失效，那么也就失去了其價(jià)值，并會(huì)影響企業(yè)的數(shù)字化戰(zhàn)略順利進(jìn)行。

 

　　如果遵循以上建議并在接下來(lái)的工作中付諸實(shí)踐，那么可以期待怎樣的價(jià)值回報(bào)呢？

 

　　擁有數(shù)字孿生模型將是一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因?yàn)樗茏尮こ處焸兘Y(jié)合資產(chǎn)及其周邊真實(shí)的環(huán)境來(lái)解決設(shè)計(jì)的復(fù)雜因素問(wèn)題。用一位項(xiàng)目經(jīng)理的話說(shuō)：“我們預(yù)計(jì)在設(shè)計(jì)中使用數(shù)字孿生模型會(huì)節(jié)省幾百個(gè)小時(shí)的設(shè)計(jì)時(shí)間，而且可以得到遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于之前的設(shè)計(jì)。我們省去了每個(gè)項(xiàng)目發(fā)圖包的審核環(huán)節(jié)，節(jié)省了幾百個(gè)小時(shí)的工時(shí)，將現(xiàn)場(chǎng)考察需求減少了一半，創(chuàng)造出了零沖突的設(shè)計(jì)。擁有數(shù)字孿生模型，可以讓我們的工程師更高效地解決問(wèn)題，并對(duì)自己設(shè)計(jì)產(chǎn)生的效果完全自信。預(yù)期會(huì)有3,000張實(shí)際工廠施工圖，我們通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)檢視，省去了將近45%的與業(yè)主一同進(jìn)行審圖和問(wèn)題處理的時(shí)間。”

 

　　數(shù)字孿生模型幫助優(yōu)化了設(shè)計(jì)環(huán)境，開(kāi)發(fā)出了功能全面的專用虛擬模型，因而可以通過(guò)分析不同的設(shè)計(jì)方案來(lái)做出改進(jìn)，在項(xiàng)目/原型階段提出比常規(guī)方法更完善的方法。據(jù)一位交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的經(jīng)理稱：“這種技術(shù)創(chuàng)新不僅統(tǒng)一了能夠代表不同階段的靜態(tài)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，同時(shí)還創(chuàng)建了一個(gè)帶有時(shí)間線和對(duì)應(yīng)變更集的模型，覆蓋了包含運(yùn)營(yíng)維護(hù)，甚至資產(chǎn)退役的全生命周期信息。這樣創(chuàng)建的數(shù)字孿生模型，其任務(wù)就是用合適的顆粒度來(lái)呈現(xiàn)物理資產(chǎn)在工作管理階段任一既定時(shí)刻的狀態(tài)，其優(yōu)點(diǎn)是可以應(yīng)用模擬仿真算法來(lái)評(píng)估改變操作條件的情況下，實(shí)物資產(chǎn)如何做出反應(yīng)。數(shù)字孿生模型有一種非常強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，那就是可以隨時(shí)隨地訪問(wèn)，而無(wú)論其物理孿生實(shí)體位于何處。”

 

　　數(shù)字孿生模型可用于論證項(xiàng)目的可施工性。如果項(xiàng)目使用數(shù)字孿生模型來(lái)呈現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的當(dāng)前狀態(tài)，則可以對(duì)未來(lái)進(jìn)行中短期的展望，測(cè)試材料存放區(qū)、人員、工廠隔離區(qū)和施工工作是否會(huì)發(fā)生沖突。由于使用了數(shù)字孿生模型來(lái)論證方案，現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)即可根據(jù)實(shí)際信息作出決策。這樣就可以做出調(diào)整來(lái)確保施工的可行性，而工人就可以安全地開(kāi)展工作，而不是在壓力下偷工減料。

 

　　據(jù)一位工程顧問(wèn)稱“以數(shù)據(jù)為中心的設(shè)計(jì)流程可以讓我們即使還沒(méi)有去現(xiàn)場(chǎng)即可創(chuàng)建與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境高度一致的數(shù)字化工廠模型。我們可以模擬施工并提高每處施工的效率。數(shù)字化流程實(shí)現(xiàn)了完整的工程交付——沒(méi)有發(fā)生任何范圍遺漏，讓我們自豪的是，我們的施工返工率下降到低于2%，這為我們客戶的項(xiàng)目和業(yè)務(wù)帶來(lái)了重大價(jià)值。而數(shù)字化項(xiàng)目交付帶來(lái)的終極效益還在于：為客戶交付了完整的數(shù)字孿生模型，搭載了可讓客戶在未來(lái)數(shù)十年更有效、更有力地運(yùn)營(yíng)資產(chǎn)的寶貴信息。”

 

　　在運(yùn)營(yíng)中，電廠所有者體會(huì)到電廠在整體可用性和可靠性方面得到了明顯改善，優(yōu)化了設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)的頻率，從而節(jié)省了總成本。數(shù)字孿生模型的持續(xù)更新為檢查、模擬和維護(hù)提供了物理資產(chǎn)可靠性和性能的全面運(yùn)行狀態(tài)信息。借助數(shù)字孿生模型，經(jīng)營(yíng)者能夠?qū)崿F(xiàn)資產(chǎn)可視化、檢查狀態(tài)、執(zhí)行分析并形成深度見(jiàn)解，從而預(yù)測(cè)和優(yōu)化資產(chǎn)性能。通過(guò)將資產(chǎn)模型與側(cè)重于可靠性的維護(hù)方法相結(jié)合，將維護(hù)工作減少了10%，強(qiáng)制停機(jī)減少了25%，資產(chǎn)可用性提高了10%。

 

　　軋鋼廠所有者使用數(shù)字孿生模型對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)、開(kāi)展緊急事故模擬和事故預(yù)防。對(duì)于給排水管網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)者，擁有系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型后，工程師和技術(shù)人員便可從不同角度更詳細(xì)地檢查和分析管網(wǎng)，還可以測(cè)試和模擬在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)不了的場(chǎng)景。事實(shí)證明，專門(mén)對(duì)洪水和污染事件建模也非常強(qiáng)大，可以在發(fā)生任何潛在損失前采取措施。

 

　　在縱覽基礎(chǔ)設(shè)施2019大會(huì)上，我們看到了許多出色的數(shù)字孿生實(shí)例。僅僅是與三年前相比，今日格局變化之快和可實(shí)現(xiàn)功能增量之大就已經(jīng)令人吃驚。最重要的是，數(shù)字孿生技術(shù)在改善決策和減少?zèng)Q策環(huán)節(jié)方面展現(xiàn)出的能力意味著，項(xiàng)目更有可能按時(shí)、按預(yù)算交付，資產(chǎn)將更加安全、適應(yīng)性更強(qiáng)。這些都充分表明，數(shù)字孿生技術(shù)正在走向成熟?？v覽基礎(chǔ)設(shè)施2020大會(huì)上的數(shù)字孿生項(xiàng)目又會(huì)是什么樣呢？現(xiàn)在可以確信的是，我們將會(huì)看到更多創(chuàng)新性應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)字孿生實(shí)例。

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