2022年年初，我撰寫了一篇文章，內(nèi)容是關(guān)于交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施的未來正在上演，以及隨著人口快速增長、城市化和大幅減少碳排放的迫切需要，數(shù)字孿生如何成為重建更美好未來的關(guān)鍵。然而，軌道交通行業(yè)經(jīng)常被指出對變革似乎有些反應(yīng)遲緩，這個行業(yè)現(xiàn)在是否已經(jīng)做好了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的準(zhǔn)備？數(shù)字孿生是否已經(jīng)占據(jù)了這個復(fù)雜行業(yè)的中心舞臺，還是仍處于采用和部署的早期階段呢？我們來聊一聊。

(資料圖)

什么是數(shù)字孿生？

探索數(shù)字孿生的潛力，了解什么是數(shù)字孿生十分重要。對于許多人來說，數(shù)字孿生的定義可能只是實物資產(chǎn)的三維BIM模型。在我們的世界里，這可能是一段軌道、一座橋梁、一條隧道或是一座車站。然而，由于數(shù)字版本與現(xiàn)實世界中的實物版本之間沒有連通，人們真正擁有的只是資產(chǎn)在給定時間點的數(shù)字快照。

在這種情況下，用戶不僅面臨著一個版本與另一個版本不同步，返工、延誤和成本增加的風(fēng)險，而且還失去了查看設(shè)計、施工進度或運營資產(chǎn)背后數(shù)據(jù)的能力，甚至利用洞察做出更好的決策和改進業(yè)務(wù)成果的可能。

Bentley將數(shù)字孿生定義為人造環(huán)境或自然環(huán)境中實物資產(chǎn)、流程或系統(tǒng)的真實動態(tài)數(shù)字化表示。數(shù)字孿生連通物理世界和數(shù)字世界，數(shù)字世界能動態(tài)地反映物理世界的變化，數(shù)字孿生因此代表其物理對應(yīng)物的近乎實時或?qū)崟r的狀態(tài)、工況或位置。

在資產(chǎn)全生命周期中，從概念和規(guī)劃到設(shè)計和工程、施工和調(diào)試，再到整個運營和維護的聯(lián)系和連通性，數(shù)字孿生起到了關(guān)鍵作用。數(shù)字孿生提供了改進的可視化、分析和模擬能力。使用數(shù)字孿生的用戶在任何時間、任何地點都可以查看、監(jiān)測和收集他們所需的觀察數(shù)據(jù)，以做出決策來提高效率、可靠性和可持續(xù)性。

當(dāng)今鐵路行業(yè)的數(shù)字孿生

Bentley最近與英國土木工程師協(xié)會官方雜志《New Civil Engineer》 合作開展了一項調(diào)查，以了解該行業(yè)的現(xiàn)狀，并研究討論采用基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生的潛力和障礙。

回答問題的行業(yè)專業(yè)人員代表了交通運輸資產(chǎn)生命周期的每一個階段，行業(yè)專業(yè)人員涉及許多不同專業(yè)領(lǐng)域，約30%是業(yè)主運營商或政府機構(gòu)，還有60%是在其供應(yīng)鏈內(nèi)作為工程師、建筑師或承包商工作的員工，其余為學(xué)術(shù)組織或技術(shù)開發(fā)人員。

令人欣慰的是，每個人都迫切需要數(shù)字化轉(zhuǎn)變工作方式并對我們進行了肯定。在預(yù)算緊縮和工期縮短的背景下，Bentley獲知企業(yè)都在尋找新的創(chuàng)新方式來提高生產(chǎn)力和效率，以及提升在整個運營過程中資產(chǎn)交付和維護的質(zhì)量。

提及氣候變化的負(fù)面影響，例如：直接影響鐵路安全高效運營的惡劣天氣的發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度的增加，我認(rèn)為很明顯，行業(yè)內(nèi)對真正變革的迫切需求不再是遙遠(yuǎn)的問題。

我之前曾寫過關(guān)于全球疫情如何給我們所有人敲響警鐘的文章。過去兩三年的經(jīng)驗告訴我們，在被迫改變時我們可以做些什么。它還表明，如果將變革作為戰(zhàn)略的一部分，而不是對我們?nèi)粘９ぷ魃钪杏龅降奶魬?zhàn)被動做出反應(yīng)，那么變革就會提供機會。

抱著這種想法，看到數(shù)字孿生有望在未來五年內(nèi)成為其公司業(yè)務(wù)流程的一部分，人們會倍感振奮。此外，約25%的受訪者表示，數(shù)字孿生將是他們未來成功的重要組成部分。近75%的人還確認(rèn)，他們要么正在探索數(shù)字孿生為其業(yè)務(wù)提供的潛力，要么已經(jīng)采用數(shù)字孿生。

項目交付與資產(chǎn)性能

雖然這種洞察力是個好消息，但這些企業(yè)利用數(shù)字孿生做什么呢？調(diào)查表明，在軌道交通資產(chǎn)全生命周期中，數(shù)字孿生在哪些方面影響最大？近75%的受訪者表明，他們對數(shù)字孿生的使用僅限于設(shè)計和工程。在受訪者所在的企業(yè)里，設(shè)計和工程這一資產(chǎn)生命周期的關(guān)鍵階段以及數(shù)字化施工被列為數(shù)字孿生的兩大主要使用案例。

現(xiàn)有紙質(zhì)工作流或缺少與資產(chǎn)當(dāng)前或竣工狀況的直接聯(lián)系被認(rèn)為是目前采用受限的主要原因。絕大多數(shù)人認(rèn)為，三維設(shè)計加上模擬和優(yōu)化施工進度的四維建模是任何基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生解決方案中最重要的元素，因而目前對項目交付的關(guān)注須進一步增強。

無論是通過改進團隊和項目參與方之間的協(xié)作，還是提高洞察力和制定更佳決策，約75%的受訪者認(rèn)為數(shù)字孿生將是優(yōu)化設(shè)計和工程成果的關(guān)鍵。這些成果包括提高生產(chǎn)力、探索更多設(shè)計替代方案、提供更高質(zhì)量和更加可持續(xù)的資產(chǎn)，以及提高對客戶和項目參與方的服務(wù)級別。

采用和部署所面臨的障礙

顯然，數(shù)字孿生在鐵路領(lǐng)域的潛在優(yōu)勢不僅限于項目交付。雖然資產(chǎn)調(diào)試和狀態(tài)評估以及資產(chǎn)性能管理和優(yōu)化在調(diào)查結(jié)果中被視為關(guān)鍵使用案例，但這也表明，數(shù)字孿生在運營和維護中很少使用。

我們的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原因也許在于企業(yè)在實施數(shù)字孿生技術(shù)時面臨著巨大挑戰(zhàn)。很少人表示，數(shù)字孿生技術(shù)的可用性是他們采用的主要障礙。大多數(shù)人表示，采用和部署所面臨的最大障礙是缺乏業(yè)主或客戶的認(rèn)同、高級管理層支持，以及設(shè)置和維護數(shù)字孿生的預(yù)期成本。

正如Bentley今年的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化光輝大獎賽參賽作品所展現(xiàn)的，數(shù)字孿生的效益大于成本已成為越來越清晰的事實，尤其是納入了資產(chǎn)全生命周期進行計算。事實上，今年我們軌道交通類別的所有決賽入圍者都將數(shù)字孿生視作其團隊在資產(chǎn)生命周期中展示卓越能力的重要因素。

在菲律賓，Oriental Consultants Global正在參與馬尼拉地鐵項目一期工程，該公司利用Bentley的集成技術(shù)和數(shù)字孿生應(yīng)用程序開發(fā)通用數(shù)字化工程系統(tǒng)和唯一真實信息源，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)共享，幫助團隊優(yōu)化協(xié)作，在項目的前六個月節(jié)省了5000個人工時，并已實現(xiàn)了超過600000美元的投資回報。

在雅加達，PT Wijaya Karya (Persero) Tbk正在其工作中利用Bentley的開放式土木工程設(shè)計和實景建模應(yīng)用程序以及數(shù)字孿生技術(shù)來交付雅加達和萬隆之間的印度尼西亞首條綜合高速鐵路線。其集成解決方案幫助簡化了工作流，提高了效率和設(shè)計質(zhì)量，同時將工期縮短了六個月，節(jié)省了施工成本1.85億美元。

在英國，Arcadis已經(jīng)利用Bentley技術(shù)創(chuàng)建Carstairs火車站的數(shù)字孿生模型，該火車站位于蘇格蘭南部格拉斯哥和愛丁堡之間分隔北行列車的關(guān)鍵鐵路交匯處附近。Arcadis使用 Bentley iTwin平臺改善了團隊成員之間的溝通，能夠在設(shè)計早期檢測和解決碰撞，優(yōu)化設(shè)計，同時將建模時間縮短了35%。

數(shù)字孿生在鐵路行業(yè)的未來

借助數(shù)字孿生提高資產(chǎn)性能和可靠性、完善維護策略以及探索所需升級的不同選項的能力，軌道交通業(yè)主運營商將從數(shù)字孿生的更大提升空間中獲益。雖然難以量化財務(wù)以外的收益，但業(yè)主仍然應(yīng)該帶頭確定數(shù)字孿生提供的價值，而非其供應(yīng)鏈中的顧問和承包商。

通過數(shù)字孿生，利用數(shù)據(jù)和技術(shù)來改善我們在資產(chǎn)生命周期各個階段的工作方式和交付內(nèi)容，并不總是一個簡單的過程。然而，如果數(shù)字孿生要成為我們行業(yè)新常態(tài)的一部分，每個組織都需要投資于變革，并制定明確的變革戰(zhàn)略。正如以前在我們的業(yè)務(wù)和其他領(lǐng)域出現(xiàn)的顛覆性技術(shù)的例子一樣，那些不投資于實現(xiàn)和管理這種變革的企業(yè)，失敗的可能性更大。

Bentley相信數(shù)字孿生是我們行業(yè)下一個數(shù)字化顛覆?，F(xiàn)在這種變革正在世界各地的業(yè)主運營商、工程顧問、承包商和維護鐵路的企業(yè)中發(fā)生。在這個不斷推陳出新的世界，我們應(yīng)當(dāng)采用數(shù)字孿生技術(shù)以及它所支持的各種不同流程，才能展現(xiàn)我們所需要的更好的業(yè)務(wù)成果。雖然數(shù)字孿生在鐵路行業(yè)還沒有成為關(guān)注的焦點，但它已蓄勢待發(fā)，而且在我們用戶的引領(lǐng)下，相信未來幾年可以改變我們規(guī)劃、設(shè)計、建造和運營軌道交通網(wǎng)絡(luò)的方式。

【審核：閆可欣】

關(guān)鍵詞： 生命周期 基礎(chǔ)設(shè)施 交通運輸