重要交通樞紐煥然一新
 

　　羅伯特街大橋位于明尼蘇達(dá)州圣保羅市，外觀呈彩虹樣拱形，近100年來(lái)一直是圣保羅市的標(biāo)志性建筑。這座八跨鋼筋混凝土拱橋已收錄到《美國(guó)國(guó)家歷史遺跡名錄》中，是車輛和行人交通的重要樞紐。它的跨度為1,429英尺，橫跨密西西比河、兩條鐵路和一條本地公路。CollinsEngineers無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、人工智能和實(shí)景建模副總裁BarrittLovelace表示：“這是車輛和行人穿越密西西比河的重要交通樞紐。”

 

　　該橋梁雖然在1989年曾進(jìn)行過(guò)修繕，但其狀況仍在不斷惡化。為了確保這座歷史悠久的橋梁能夠再使用50年，明尼蘇達(dá)州交通部計(jì)劃進(jìn)行一次重大翻修，以確保圣保羅這座具有悠久歷史的橋梁在未來(lái)仍然可以使用，同時(shí)利用建模技術(shù)的進(jìn)步，使其成為橋梁施工行業(yè)的標(biāo)桿。Lovelace表示：“這是自1971年美國(guó)開始對(duì)橋梁進(jìn)行正式檢查以來(lái)，在橋梁檢查方面取得的最大技術(shù)飛躍。”明尼蘇達(dá)州交通部與CollinsEngineers簽訂合同，負(fù)責(zé)在MichaelBakerInternational,Inc.項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)羅伯特街大橋進(jìn)行重大整修之前對(duì)其進(jìn)行檢查。

 

　　挑戰(zhàn)傳統(tǒng)工作流
 

　　CollinsEngineers在這個(gè)修復(fù)項(xiàng)目上有三個(gè)主要目標(biāo)。首先是確保他們收集到橋梁狀況相關(guān)的詳細(xì)信息，這些數(shù)據(jù)將通過(guò)檢查和測(cè)試橋梁材料來(lái)收集。第二個(gè)目標(biāo)是根據(jù)狀況信息計(jì)算橋梁的額定荷載，以確定其當(dāng)前的承載力。最后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需要制定橋梁管理計(jì)劃，分析橋梁的使用壽命，以為未來(lái)的修復(fù)工作提供依據(jù)。

 

　　為了實(shí)現(xiàn)所有這些目標(biāo)，CollinsEngineers的檢查團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了傳統(tǒng)方法，比如手動(dòng)測(cè)量裂縫和剝落，或在進(jìn)行關(guān)鍵評(píng)估時(shí)依靠鉛筆繪制的草圖、筆記和照片。Lovelace表示：“這個(gè)項(xiàng)目的主要挑戰(zhàn)在于，要為如此龐大又具有如此多缺陷的結(jié)構(gòu)高效、準(zhǔn)確地收集詳細(xì)檢查信息，會(huì)非常困難。使用傳統(tǒng)的檢查數(shù)據(jù)收集方法非常繁瑣且代價(jià)高昂，因此我們的團(tuán)隊(duì)必須找到創(chuàng)新的方法，不僅要提高效率，還要為明尼蘇達(dá)州交通部提供更高質(zhì)量的交付成果。”

 

 

　　借助數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)更新的可視化
 

　　CollinsEngineers首先使用無(wú)人機(jī)拍攝了57,000多張大橋的圖片，在發(fā)現(xiàn)其他解決方案無(wú)法滿足項(xiàng)目需求后，他們選擇了Bentley的iTwinCapture來(lái)處理無(wú)人機(jī)拍攝的圖片，并與iTwinExperience結(jié)合使用，創(chuàng)建了橋梁的高精度數(shù)字孿生模型。這一功能讓項(xiàng)目的高級(jí)工程師可在親自前往現(xiàn)場(chǎng)之前就對(duì)橋梁進(jìn)行預(yù)檢查、研究其狀況并記錄缺陷。Lovelace表示：“我們團(tuán)隊(duì)的方法取得的最大突破之一，就是在實(shí)地工作開始之前使用數(shù)字孿生模型在辦公室對(duì)橋梁進(jìn)行預(yù)先檢查。這種方法能讓工程師驗(yàn)證缺陷，而不是只在現(xiàn)場(chǎng)記錄詳細(xì)信息。”

 

　　到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，工程師就可以在聯(lián)網(wǎng)的平板電腦上參考三維數(shù)字副本，以驗(yàn)證預(yù)先檢查的數(shù)據(jù)，并在模型上標(biāo)注其他新發(fā)現(xiàn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在考察橋梁之前，就能收集到至少70%的項(xiàng)目總檢查信息。Lovelace表示：“我們?nèi)匀恍刨嚈z查人員和他們的經(jīng)驗(yàn)，但我們的做法已經(jīng)由在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)大部分缺陷轉(zhuǎn)變?yōu)閮H驗(yàn)證這些缺陷是否存在，以及預(yù)先檢查的信息和人工智能是否正確發(fā)現(xiàn)了缺陷。”

 

　　這些數(shù)字化創(chuàng)新還幫助工程團(tuán)隊(duì)緩解了整個(gè)橋梁行業(yè)勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題。Lovelace表示：“隨著眾多美國(guó)橋梁和其他基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命超過(guò)50年大關(guān)，又沒有足夠的新的工程師加入，行業(yè)對(duì)熟練工程師快速增長(zhǎng)的需求已經(jīng)無(wú)法滿足。美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施正需要通過(guò)維修實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代。”

 

　　利用數(shù)字化交付方法不僅給工程團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了效益，同樣還給羅伯特街大橋修復(fù)工程的其他合作伙伴帶來(lái)了效益。檢查和測(cè)試數(shù)據(jù)可以納入數(shù)字孿生模型，并在項(xiàng)目協(xié)作方（包括設(shè)計(jì)和施工團(tuán)隊(duì)）之間共享，為檢查團(tuán)隊(duì)的工作提供了無(wú)縫的雙重檢驗(yàn)方法。按照傳統(tǒng)的做法，要對(duì)檢查員的工作進(jìn)行核實(shí)并確認(rèn)是否有被忽視的橋梁缺陷，唯一的辦法就是委托另一個(gè)獨(dú)立檢查員重新檢查。但是，通過(guò)使用數(shù)字孿生模型來(lái)整理和顯示數(shù)據(jù)，從一開始就能在內(nèi)部構(gòu)建另外一層責(zé)任制。Lovelace表示：“出錯(cuò)的機(jī)會(huì)減少了，我們就降低了風(fēng)險(xiǎn)，不僅是降低了我們自己的風(fēng)險(xiǎn)，還降低了我們客戶的風(fēng)險(xiǎn)。”

 

　　簡(jiǎn)化工作流，改進(jìn)檢查工作
 

　　CollinsEngineers能夠?qū)蛄哼M(jìn)行預(yù)先檢查并實(shí)施了數(shù)字化交付方法，從而將現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間至少縮短了20%。這減少了道路關(guān)閉的情況和對(duì)通勤人員的干擾，也使工程師們能夠騰出時(shí)間專注于項(xiàng)目的下一步關(guān)鍵工作：評(píng)估橋梁的承載力，制定橋梁管理計(jì)劃，最后提交給項(xiàng)目設(shè)計(jì)師。Lovelace表示：“工程師們把時(shí)間花在決策上，而不只是用在收集數(shù)據(jù)上。”

 

　　通過(guò)向潛在承包商提供數(shù)字孿生模型，幫助其更詳細(xì)地了解橋梁的結(jié)構(gòu)狀況，CollinsEngineers有望幫助節(jié)省約20%的修復(fù)施工成本。這些成本的節(jié)省將有助于潛在承包商提交更準(zhǔn)確的施工標(biāo)書。Lovelace表示：“我估計(jì)，這種信息共享將為明尼蘇達(dá)州交通部節(jié)省多達(dá)1,500萬(wàn)美元，并將施工過(guò)程中使用的材料減少10%。”

 

　　人工智能有助于節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)所需的時(shí)間和勞動(dòng)力，從而彌補(bǔ)了現(xiàn)場(chǎng)可用工人數(shù)量的不足的問(wèn)題，并節(jié)省了9萬(wàn)多美元。在未來(lái)的項(xiàng)目中，Lovelace還計(jì)劃邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富但無(wú)法前往指定現(xiàn)場(chǎng)的工程師開展在線咨詢。鑒于這些優(yōu)勢(shì)，他預(yù)計(jì)數(shù)字化工作流將在未來(lái)成為他和同事們新的常規(guī)工作方式。他表示：“即使在客戶沒有明確要求我們這樣做的情況下，我們也會(huì)主動(dòng)提出這樣的建議，因?yàn)槲覀冎?，與傳統(tǒng)方法相比，我們能以更低的成本為客戶帶來(lái)更高的效益。”在這個(gè)項(xiàng)目中，他們首次向客戶交付了完全基于數(shù)字孿生模型的交付成果。CollinsEngineers利用Bentley技術(shù)徹底改變了他們的工作流，并對(duì)這座歷史悠久的大橋完成了創(chuàng)新性的翻新設(shè)計(jì)。