2022年年初，我撰寫(xiě)了一篇文章，內(nèi)容是關(guān)于交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的未來(lái)正在上演，以及隨著人口快速增長(zhǎng)、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(lái)的關(guān)鍵。然而，軌道交通行業(yè)經(jīng)常被指出對(duì)變革似乎有些反應(yīng)遲緩，這個(gè)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(gè)復(fù)雜行業(yè)的中心舞臺(tái)，還是仍處于采用和部署的早期階段呢？我們來(lái)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(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，數(shù)字孿生的定義可能只是實(shí)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(chē)站。然而，由于數(shù)字版本與現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)物版本之間沒(méi)有連通，人們真正擁有的只是資產(chǎn)在給定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)字快照。

在這種情況下，用戶(hù)不僅面臨著一個(gè)版本與另一個(gè)版本不同步，返工、延誤和成本增加的風(fēng)險(xiǎn)，而且還失去了查看設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度或運(yùn)營(yíng)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(jìn)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(shí)物資產(chǎn)、流程或系統(tǒng)的真實(shí)動(dòng)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(dòng)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(duì)應(yīng)物的近乎實(shí)時(shí)或?qū)崟r(shí)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(jì)和工程、施工和調(diào)試，再到整個(gè)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)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(jìn)的可視化、分析和模擬能力。使用數(shù)字孿生的用戶(hù)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以查看、監(jiān)測(cè)和收集他們所需的觀察數(shù)據(jù)，以做出決策來(lái)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(guó)土木工程師協(xié)會(huì)官方雜志《New Civil Engineer》 合作開(kāi)展了一項(xiàng)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(wèn)題的行業(yè)專(zhuān)業(yè)人員代表了交通運(yùn)輸資產(chǎn)生命周期的每一個(gè)階段，行業(yè)專(zhuān)業(yè)人員涉及許多不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，約30%是業(yè)主運(yùn)營(yíng)商或政府機(jī)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(kāi)發(fā)人員。

令人欣慰的是，每個(gè)人都迫切需要數(shù)字化轉(zhuǎn)變工作方式并對(duì)我們進(jìn)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(lái)提高生產(chǎn)力和效率，以及提升在整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中資產(chǎn)交付和維護(hù)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(yùn)營(yíng)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(duì)真正變革的迫切需求不再是遙遠(yuǎn)的問(wèn)題。

我之前曾寫(xiě)過(guò)關(guān)于全球疫情如何給我們所有人敲響警鐘的文章。過(guò)去兩三年的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在被迫改變時(shí)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(duì)我們?nèi)粘９ぷ魃钪杏龅降奶魬?zhàn)被動(dòng)做出反應(yīng)，那么變革就會(huì)提供機(jī)會(huì)。

抱著這種想法，看到數(shù)字孿生有望在未來(lái)五年內(nèi)成為其公司業(yè)務(wù)流程的一部分，人們會(huì)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(lái)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(xiàng)目交付與資產(chǎn)性能

雖然這種洞察力是個(gè)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(duì)數(shù)字孿生的使用僅限于設(shè)計(jì)和工程。在受訪者所在的企業(yè)里，設(shè)計(jì)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(jì)加上模擬和優(yōu)化施工進(jìn)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(duì)項(xiàng)目交付的關(guān)注須進(jìn)一步增強(qiáng)。

無(wú)論是通過(guò)改進(jìn)團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)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(jì)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(jì)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(duì)客戶(hù)和項(xiàng)目參與方的服務(wù)級(jí)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(shì)不僅限于項(xiàng)目交付。雖然資產(chǎn)調(diào)試和狀態(tài)評(píng)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(yùn)營(yíng)和維護(hù)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(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)時(shí)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(hù)的認(rèn)同、高級(jí)管理層支持，以及設(shè)置和維護(hù)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(jiǎng)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(lái)越清晰的事實(shí)，尤其是納入了資產(chǎn)全生命周期進(jìn)行計(jì)算。事實(shí)上，今年我們軌道交通類(lèi)別的所有決賽入圍者都將數(shù)字孿生視作其團(tuán)隊(duì)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(xiàng)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(kāi)發(fā)通用數(shù)字化工程系統(tǒng)和唯一真實(shí)信息源，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，幫助團(tuán)隊(duì)優(yōu)化協(xié)作，在項(xiàng)目的前六個(gè)月節(jié)省了5000個(gè)人工時(shí)，并已實(shí)現(xiàn)了超過(guò)600000美元的投資回報(bào)。

在雅加達(dá)，PT Wijaya Karya (Persero) Tbk正在其工作中利用Bentley的開(kāi)放式土木工程設(shè)計(jì)和實(shí)景建模應(yīng)用程序以及數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)交付雅加達(dá)和萬(wàn)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(jiǎn)化了工作流，提高了效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)將工期縮短了六個(gè)月，節(jié)省了施工成本1.85億美元。

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

數(shù)字孿生在鐵路行業(yè)的未來(lái)

借助數(shù)字孿生提高資產(chǎn)性能和可靠性、完善維護(hù)策略以及探索所需升級(jí)的不同選項(xiàng)的能力，軌道交通業(yè)主運(yùn)營(yíng)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(cái)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(jià)值，而非其供應(yīng)鏈中的顧問(wèn)和承包商。

通過(guò)數(shù)字孿生，利用數(shù)據(jù)和技術(shù)來(lái)改善我們?cè)谫Y產(chǎn)生命周期各個(gè)階段的工作方式和交付內(nèi)容，并不總是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)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(gè)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(shí)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(gè)數(shù)字化顛覆。現(xiàn)在這種變革正在世界各地的業(yè)主運(yùn)營(yíng)商、工程顧問(wèn)、承包商和維護(hù)鐵路的企業(yè)中發(fā)生。在這個(gè)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(méi)有成為關(guān)注的焦點(diǎn)，但它已蓄勢(shì)待發(fā)，而且在我們用戶(hù)的引領(lǐng)下，相信未來(lái)幾年可以改變我們規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)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(yùn)輸