《数字孪生，为谁而生》
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赫尔辛基市利用Rentley的实景建模软件生成实景三维模型,助力其智慧城市计划
一个产品,一项服务,一旦与客户需求同频,必定成爆款.
而数字孪生在基础设施领域的走红正是这样一个爆款故事.可谓：初上主播台,已然网红身.
基础设施数字孪生独角兽Bentley是当下风头正劲的数字孪生云服务iTwin Services的技术提供商.它在8年前就身体力行,着手解决工程数据太多、太杂、不贯通、价值低这一棘手的问题.
曾经,工程软件业界流传过这样一个段子：建模培训上,一个热门教程就是训练大家如何把一个模型分成4个文件、8个文件的套路.随着项目越来越大,软件打不开文件和模型了.
BIM模型何处去?数据湖泊可耕田.于是,Bentley创始人、首席技术官Keith Bentley率领团队办了三件大事：大数据的集成与处理、数据的全生命周期贯通、变更管理与团队协同.总而言之,就是要让工程数据创造价值,这也是从BIM模型演进到iModel云平台,再走向全数据的数字孪生云服务的思想起源.
在这个过程中,数字孪生和客户需求出现了同频现象.西方国家大量的基础设施走到了百年历史,对于运维有了更加迫切的需求,越来越多的业主和运营商感受到了自身的痛点：希望多维度了解资产性能,以多维方式让资产运营更高效、更安全.他们也悟到了,没有完整的资产数据模型,性能管理是纸上谈兵,一切皆无可能.我们国家的很多业主也把资产性能管理提上了重要日程.国家电网成立工程数据中心来接受各个项目的数字化移交就是一个典型的例证.而数字孪生可以帮助他们可视化地了解资产、分析资产性能并采取智慧的行动,拨动了他们的心弦.
笔者跟踪BIM十年,也让数字孪生点燃了热情.为此,近期和一群海内外的数字先锋谈天说地,从新加坡到帝都,我一路访谈,访谈对象既有厂家代表——Bentley负责数字孪生技术推广的商务拓展总监韩路、高级市场经理Steven Fruhwirth以及软件研发经理唐方勤博士,也有深圳高速工程顾问有限公司等十余家数字孪生应用的吃螃蟹者.
在本文中,我且结合各位数字孪生君的经验和洞察,来谈谈这项黑科技当下最流行的三板斧：数字集成,可视化展示,分析与预警.
数据共和国,海纳百川
数字集成是数字孪生云服务的基石.
深圳高速工程顾问有限公司在大型立交项目——盐港东立交,推进从设计到养护的全生命周期管理过程中,首先就要处理大数据及其集成的问题.这是深圳市最复杂、投资规模最大的大型枢纽式立交之一,也是交通部BIM技术应用重点示范项目之一.
提供全生命周期服务,需要关注“动态的实时更新”以应对项目每天乃至全生命周期的变化,自然要持续集成海量数据——勘测数据、设计数据、施工数据、监测数据.由于交通视频摄像头和传感器每天都在采集、在传输新数据,需要一个支持TB级别的数据湖泊.各种各样的数据采集都用不一样的软件,需要能够以一个标准来定义、汇聚、打开、应用这些数据.
数字孪生云服务的核心能力之一是形成一个数据共和国,集成了BIM模型、实景模型、GIS、文件、编码、流程、物联网等数据.其中,iModel可以整合不同软件生成的BIM模型,赋予基础设施数字孪生模型统一、可靠和易取的特性,并且和其他数据库和文件编码还有流程也都可以互连走通.在盐港东立交这样的大体量项目中,数字孪生模型有效地实现了海量多源异构数据的融合,解决了传统软件所遇到的几何、图形轻量化以后精度不够高、数据有误差、描述不准确的问题,可以更加精确地实现路径规划、GPS定位等功能.使用阿里云做缓存服务,让数据获取更轻松,提升了用户体验,给业主、管理者汇报或者进行现场运维,数据与模型随时调出,无须耐着性子等着数据加载.
数据集成是业主当家,由他们来选择集成什么,不集成什么,得到的就是他们想要的.例如,公路集成了传感器,就可以可视化观察到公路荷载,桥梁是否有裂缝;集成了施工进度,就可以和实际进度进行对比,了解施工进展.当下,有一些项目把施工现场的相机集成进来,就可以看见每天有多少人在施工,是否和计划安排的一致,这也可以作为法律依据来进行施工管理.
可视化展示,看见就是行动
数字集成之后带来的大规模唯一可视化展示,让很多工程、业主和运营商感到震惊.
数字孪生云服务所带来的是彻底而全方位的展示,既可展示地上的BIM系统、物联网系统,还有地下存储在GIS系统的各种管廊,以及地图、流程等等.总而言之,比你肉眼所见的还丰富,并且有效地编织起来、关联起来,哪帮哪派在什么时间做的变更也一目了然.
不论从桌面、网页还是移动端,一键就可打开数字孪生模型.不论你是在温暖的办公室、简陋的施工现场还是复杂的运维场景,所有数据一眼就可看见,并且可以随时发起行动,实现设计修改、项目审阅、工程检修.例如：让汇报更轻松.给领导和业主汇报,不用再等一两分钟数据加载.他们时间宝贵,等不得的;让审核校对更高效.对于需要修改的地方,你可以在线发出需求,和同仁们进行沟通、修改;让施工管理更及时.现在有很多工地天天在进行航拍,进行实景建模与展示,了解施工进度,提升施工管理,让安全巡检更快捷.手持一个iPad到天然气管道现场进行定位,一旦发现有泄露或者其他安全隐患,不论是在地上还是地下,借助AR/VR/MR查看数字孪生模型,可以立即将安全信息发给维护人员采取相关行动,而无需再撰写一个报告通过审批流程再进行维护.
在盐港东立交项目中,施工现场通过移动端录入构件实际进度,进行与计划进度的对比.管理人员结合现场具体情况,分析产生进度偏差的原因,进行合理的人、材、机等资源调配,真正提高管理效率和降低管理成本.
数据智能化,给资产带来灵魂和生命
智能分析给数据资产带来灵魂和生命,这是数字孪生云服务的高阶价值.
对于盐港东这样的公路项目,有了数字孪生云服务,可以把历来的养护数据、运营数据具体到公路的沉降状况等进行大数据集成,对公路整体安全系数进行分析,洞察到公路的状况,并对未来进行预测,反馈给相应的人和客户端,采取相应的行动,实现智能养护.
数字孪生云服务可以通过一系列分析帮助工程和业主、运营单位进行高效、可靠的分析和预警,并提供方案设计、模拟施工、可视化运维、资产可靠性管理、决策支持等系列创新服务,其中比较摩登的应用包括：工程造价与方案遴选、人流分析与通路选择、安全分析与运营维护.
数字孪生云服务不断增强分析模拟能力,对于场景和末梢的感知能力将带来强大的正能量.使用 LEGION和CUBE软件可以分析车站的车辆和人员疏散情况,使用Streetlytics可以从大量GPS、手机、汽车等数据中提取信息,描绘出道路交通流量图景,给交通工程师提供预测和模拟服务.在一个地铁站设计项目中,使用行人模拟工具在车站模型中进行验证,可以很早发现行人出现拥堵的位置,这样工程师在设计初期就可以调整出入口的布局.在以往的工作流程里,这样的问题也许会在车站正式运营很久之后才发现.
数字孪生云服务与客户需求和技术发展同频,也和社会发展同频.
我们已经进入数据新时代.新数据随着新技术的产生而产生,正如有了无人机,倾斜摄影出现了;有了三维激光扫描仪,激光点云出现了.新技术层出不穷,数据格式越来越多,数据应用的工作量也越來越大.5G商用、物联网不断升级、机器学习正在加强放眼看未来的能力.在数据世界中创建和运维物理世界的基础设施,是一个长远目标,也是必须从现在做起的事情.五年之后你再谈数字孪生必定out了.虽然数字孪生技术还刚到青年期,未必成熟老道、尽善尽美,但它一直保持着对新技术的洞察,让新技术为我所用,推动着行业的正向发展.
从社会层面来看,中国宏大的基础设施发展计划对于资产的性能管理和数字化运维已经提出日益迫切的要求.早点数字化,早点走上云端,早点发现问题、解决问题,这是造福社会的一件大事.
数字孪生,为大数据而生,为向着美好出发的社会而生.
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