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數(shù)字孿生將顛覆“老基建”

2022-08-23 08:57 至頂網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型頻道

導(dǎo)讀:基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的CIO和高管們應(yīng)該密切關(guān)注這些發(fā)展趨勢(shì),制定自己的數(shù)字孿生戰(zhàn)略,以最好地釋放數(shù)字孿生的潛力。

數(shù)字孿生作為物理領(lǐng)域和數(shù)字領(lǐng)域之間的橋梁,依賴歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理對(duì)象、過(guò)程和系統(tǒng)的虛擬化表示。

軟件開發(fā)公司Bentley Systems的Keith Bentley把數(shù)字孿生描述為自個(gè)人計(jì)算機(jī)以來(lái)IT對(duì)物理基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)價(jià)值貢獻(xiàn)最大的一個(gè)機(jī)會(huì),被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),讓企業(yè)深入了解維護(hù)過(guò)程以及優(yōu)化制造供應(yīng)鏈的方法。

根據(jù)MarketsAndMarkets報(bào)告稱,到2026年,全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到482億美元,而基礎(chǔ)設(shè)施以及建筑、工程和施工(AEC)行業(yè)是其中一個(gè)不可或缺的部分。從建筑、橋梁和停車結(jié)構(gòu),到供水、下水系統(tǒng)、城市道路,乃至整個(gè)城市,一切都已經(jīng)發(fā)展成熟,已經(jīng)可以從數(shù)字孿生技術(shù)中獲益。

下面讓我們來(lái)看一看數(shù)字孿生是如何顛覆基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè),以及為什么基礎(chǔ)設(shè)施和AEC企業(yè)的IT和創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者可以很好地利用這種技術(shù)。

重塑商業(yè)模式

幾十年來(lái),AEC行業(yè)一直在各種項(xiàng)目中使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和建筑信息建模(BIM)軟件來(lái)創(chuàng)建特定的2D和3D可交付成果,這個(gè)行業(yè)正在朝著工具和行業(yè)云集成套件的模式發(fā)展,這為打造新商業(yè)模式、行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和更具協(xié)作性的工作方式打開了一扇大門。

隨著數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展,AEC行業(yè)企業(yè)也看到了通過(guò)為客戶管理和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生帶來(lái)的新收入機(jī)會(huì)。

在基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)順應(yīng)新工作方式的同時(shí),這些新的商業(yè)模式也在顛覆基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè),帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。正如各種平臺(tái)模型給音樂(lè)、書籍、零售和零工經(jīng)濟(jì)服務(wù)等行業(yè)帶來(lái)的影響一樣,數(shù)字孿生也有可能讓基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)從中受益。

由于數(shù)字孿生是基于云的平臺(tái)業(yè)務(wù)模式,因此它不僅為圍繞核心數(shù)字孿生模型的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)服務(wù)帶來(lái)了可能性,還為圍繞這些孿生模型提供增值的數(shù)字服務(wù),例如可視化、協(xié)作、物理安全和網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)分析和支持AI的預(yù)防性維護(hù)帶來(lái)了可能性。

此外,基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)商還可以與數(shù)字孿生提供商和周邊服務(wù)供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)展開合作,通過(guò)出售實(shí)物資產(chǎn)以及通過(guò)數(shù)字孿生模型提供持續(xù)的數(shù)字服務(wù)中受益。隨著時(shí)間的推移,這些基于訂閱的服務(wù)可能會(huì)大大增加原始銷售價(jià)格。例如,一個(gè)10萬(wàn)平方英尺的房地產(chǎn)項(xiàng)目可以在五年內(nèi)從數(shù)字孿生相關(guān)服務(wù)中獲取100萬(wàn)美元的附加收入,并且近80%的資產(chǎn)生命周期價(jià)值是在運(yùn)營(yíng)中實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)字孿生的用途和投資回報(bào)率

數(shù)字孿生的用途涉及很多領(lǐng)域,最大的領(lǐng)域之一就是幫助基礎(chǔ)設(shè)施變得更高效、更具彈性和更具可持續(xù)性。世界上有70%的碳排放與基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造或運(yùn)營(yíng)方式有某種聯(lián)系,數(shù)字孿生則可以幫助提高實(shí)時(shí)決策的可見性和洞察力。還是上面那個(gè)例子,如果一棟10萬(wàn)平方英尺的建筑物年維護(hù)成本為20萬(wàn)美元,那么數(shù)字孿生可以幫助節(jié)省25%的成本,并在環(huán)境、安全和可用性方面增加16萬(wàn)美元的額外價(jià)值,例如預(yù)訂會(huì)議室、空間利用率分析和流程可見性等。

另一個(gè)用途和工人安全有關(guān)。例如,橋梁檢查員通常要把自己懸掛在繩索上,但通過(guò)基于無(wú)人機(jī)的橋梁檢查,例如Manam用于組裝3D數(shù)字孿生的攝影測(cè)量,可以把大部分檢查過(guò)程轉(zhuǎn)移到辦公室進(jìn)行,這可以節(jié)省時(shí)間并大大降低受傷的風(fēng)險(xiǎn)。由于美國(guó)每個(gè)州通常都有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的橋梁需要檢查,因此對(duì)于州交通部來(lái)說(shuō)投資回報(bào)率是非常重要的。不過(guò),橋梁檢查員仍需要使用工具進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng),但3D模型為快速視覺(jué)檢查、詳細(xì)分析甚至AI檢測(cè)到的缺陷提供了額外的技術(shù)支持。

例如,從安全角度來(lái)看,美國(guó)華盛頓特區(qū)Capital One Arena體育館的數(shù)字孿生可以作為智能建筑傳感器最新創(chuàng)新技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng),幫助急救人員在緊急情況發(fā)生時(shí)對(duì)搜索和救援區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先排序。

實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)

基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生覆蓋了從建設(shè)到運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的整個(gè)生命周期,為所有相關(guān)方提供了一個(gè)記錄系統(tǒng)和單一的事實(shí)來(lái)源。以前采用的BIM,是一種項(xiàng)目計(jì)劃、設(shè)計(jì)和建造階段的記錄系統(tǒng),但通常在交付給建筑運(yùn)營(yíng)商后就停止使用了。

作為一種動(dòng)態(tài)的記錄系統(tǒng),數(shù)字孿生把資產(chǎn)、流程或系統(tǒng)的視覺(jué)表示和幾何表示與工程數(shù)據(jù)、IT數(shù)據(jù)以及運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)(例如物聯(lián)網(wǎng)和SCADA)融合在一起,以實(shí)時(shí)地表示實(shí)物資產(chǎn)。

如果沒(méi)有數(shù)字孿生,架構(gòu)師通常無(wú)法了解設(shè)計(jì)中的運(yùn)營(yíng)情況是如何的,因此數(shù)字孿生對(duì)于反饋和持續(xù)改進(jìn)可能很有價(jià)值,可隨著時(shí)間的推移對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和完善。

對(duì)于業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō),數(shù)字孿生提供了一個(gè)他們可以隨時(shí)隨地進(jìn)行查看的最新虛擬模型,還可以了解這些資產(chǎn)的情況,包括過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的各項(xiàng)指標(biāo)。

可視化和元宇宙

對(duì)于建筑物等復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),可視化(包括渲染、視頻和AR/VR/XR)是通過(guò)傳遞有關(guān)計(jì)劃和想法的信息明確展現(xiàn)數(shù)字孿生優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)不可或缺的元素。AR檢查尤其有助于現(xiàn)場(chǎng)管理人員立即標(biāo)記錯(cuò)誤,從而節(jié)省時(shí)間和成本。他們還可以在現(xiàn)場(chǎng)掃描QR碼,檢查與設(shè)施中任何物理設(shè)備相關(guān)的數(shù)字孿生數(shù)據(jù),例如HVAC系統(tǒng)或者機(jī)械、電氣和管道(MEP)設(shè)備。在VR模式下,他們可以通過(guò)飛行對(duì)數(shù)字孿生模型中內(nèi)置的所有數(shù)據(jù)層進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查。

3D BIM開發(fā)商Akular首席執(zhí)行官M(fèi)artin Rapos表示:“最近幾個(gè)月,我們看到了實(shí)時(shí)數(shù)字孿生的興起。除了集成建筑數(shù)據(jù)來(lái)打破物聯(lián)網(wǎng)和其他建筑系統(tǒng)的孤島之外,市場(chǎng)對(duì)高級(jí)可視化的需求也在增加,數(shù)據(jù)需要在2D或者3D文件上進(jìn)行地理定位和準(zhǔn)確標(biāo)記。VR、MR和移動(dòng)設(shè)備與數(shù)字孿生配合使用的場(chǎng)景也在增加,這讓建筑商和資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)商可以把數(shù)字孿生從辦公室?guī)У浆F(xiàn)場(chǎng),而這正是該行業(yè)多年來(lái)一直努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)?!?/p>

把可視化工具和功能集成到數(shù)字孿生解決方案中,這是技術(shù)堆棧和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵,因此客戶可以更好地實(shí)現(xiàn)可視化并圍繞物理資產(chǎn)的設(shè)計(jì)或者運(yùn)營(yíng)決策展開協(xié)作。與其他行業(yè)相比,基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)展十分緩慢。但在未來(lái)的兩年中,向數(shù)字孿生轉(zhuǎn)型的趨勢(shì),將會(huì)進(jìn)入早期主流階段,推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向前發(fā)展,因此該行業(yè)的CIO和高管們應(yīng)該密切關(guān)注這些發(fā)展趨勢(shì),制定自己的數(shù)字孿生戰(zhàn)略,以最好地釋放數(shù)字孿生的潛力。