數(shù)字孿生增強(qiáng)了建筑信息模型的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字孿生就像一個(gè)活生生的模型，為連接現(xiàn)場(chǎng)和辦公室而構(gòu)建的數(shù)字孿生技術(shù)可以將建筑資產(chǎn)生命周期轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)運(yùn)維。為了使美國(guó)的高速公路和電網(wǎng)能夠持久運(yùn)營(yíng)，業(yè)主、工程師和承包商之間的交接不容忽視。從一開(kāi)始，價(jià)值鏈上的利益相關(guān)者就需要在數(shù)字孿生平臺(tái)上進(jìn)行協(xié)作，并在設(shè)計(jì)、構(gòu)建和維護(hù)能夠?yàn)槲磥?lái)持續(xù)使用的基礎(chǔ)設(shè)施方面保持一致。
什么是數(shù)字孿生技術(shù)?
Bentley軟件公司首席執(zhí)行官Greg Bentley在解釋該公司使用數(shù)字孿生技術(shù)時(shí)指出：“到目前為止，我們努力使軟件能夠產(chǎn)生有用的可交付成果，但這是一個(gè)靜態(tài)且過(guò)時(shí)的目的。我們?cè)跀?shù)字孿生中的目標(biāo)是，使這些可交付成果的價(jià)值在資產(chǎn)的壽命期內(nèi)持續(xù)存在，并對(duì)暗數(shù)據(jù)具有長(zhǎng)期的可見(jiàn)性，以同步其隨時(shí)間的變化，并可視化分析這些暗數(shù)據(jù)。更重要的是，分析的可見(jiàn)性以及數(shù)字孿生隨時(shí)間推移的分析是第四維的。”
換句話說(shuō)，數(shù)字孿生提供了從設(shè)計(jì)到施工和持久運(yùn)維的無(wú)與倫比的可見(jiàn)性。這使得在各個(gè)流程交接之間沒(méi)有任何損失，數(shù)據(jù)實(shí)際上能夠?yàn)闆Q策提供信息。
人們經(jīng)常看到，紙質(zhì)文件、集成不良的應(yīng)用程序、孤立的遺留系統(tǒng)或電子表格阻止價(jià)值鏈的利益相關(guān)者訪問(wèn)可操作的數(shù)據(jù)或創(chuàng)建內(nèi)容豐富的記錄系統(tǒng)。
以建筑行業(yè)為例。建筑行業(yè)對(duì)模擬技術(shù)的依賴導(dǎo)致了生產(chǎn)力危機(jī)。然而，關(guān)鍵是要了解施工延誤和高成本會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，所有這些最終都會(huì)影響建筑資產(chǎn)的健康和壽命。數(shù)字孿生技術(shù)不僅有望克服施工中的許多數(shù)據(jù)和通信挑戰(zhàn)，而且還能改變整個(gè)資產(chǎn)生命周期。
導(dǎo)致建筑業(yè)生產(chǎn)力面臨危機(jī)的三個(gè)因素
任何導(dǎo)致效率低下的問(wèn)題都是至關(guān)重要的，建筑在數(shù)據(jù)和通信方面面臨的重大挑戰(zhàn)可能導(dǎo)致全球每年數(shù)十億美元的損失。
(1)大數(shù)據(jù)和高成本
對(duì)于一些至關(guān)重要的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，全球平均每天產(chǎn)生1.3億封電子郵件、5500萬(wàn)份文檔和1200萬(wàn)個(gè)工作流。然而，建筑行業(yè)是全球數(shù)字化程度最低的行業(yè)之一，主要受到現(xiàn)場(chǎng)模擬流程和辦公室遺留系統(tǒng)的阻礙。
FMI公司和PlanGrid公司在聯(lián)合發(fā)布的2018年建筑行業(yè)調(diào)查報(bào)告中指出：
·建筑工人每周浪費(fèi)兩個(gè)工作日來(lái)搜索項(xiàng)目數(shù)據(jù)(修改后的圖紙、材料切割表等)，并解決一些能夠避免的問(wèn)題(例如解決沖突和返工等)。
·這些任務(wù)每年將耗費(fèi)建筑公司大量的成本，建筑業(yè)總計(jì)耗費(fèi)1775億美元。
·糟糕的溝通和項(xiàng)目信息導(dǎo)致了近一半的返工，每年損失高達(dá)313億美元。
(2)持續(xù)返工
FMI公司和Autodesk公司進(jìn)行的2021年調(diào)查表明，建筑的數(shù)據(jù)數(shù)量和質(zhì)量問(wèn)題仍然很嚴(yán)重：
·可用的項(xiàng)目數(shù)據(jù)在短短三年內(nèi)翻了一番。
·25%的受訪者表示項(xiàng)目數(shù)據(jù)無(wú)法使用。
·三分之一的錯(cuò)誤決策是由于數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
·由于決策失誤，不良數(shù)據(jù)在2020年在全球造成大約1.84萬(wàn)億美元的損失。
·887億美元的返工可追溯到不良數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)而言之，隨著建設(shè)項(xiàng)目在快速增長(zhǎng)的行業(yè)中變得越來(lái)越大和越來(lái)越復(fù)雜，良好的數(shù)據(jù)和通信比以往任何時(shí)候都更加重要。
(3)生產(chǎn)力下降
建筑業(yè)生產(chǎn)力下降和數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)并不新鮮。世界經(jīng)濟(jì)論壇在2016年發(fā)布的一份報(bào)告指出，雖然美國(guó)其他行業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率在過(guò)去50年中增長(zhǎng)了153%，但建筑業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率卻下降了19%。
世界經(jīng)濟(jì)論壇認(rèn)為，數(shù)字化是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型的核心，可以在全球工程和建設(shè)方面節(jié)省7000～12000億美元，在運(yùn)營(yíng)方面節(jié)省3000～5000億美元。換句話說(shuō)，數(shù)字化的好處可以延伸到整個(gè)價(jià)值鏈。
建立有競(jìng)爭(zhēng)力的建筑公司
麥肯錫公司強(qiáng)調(diào)了建筑公司可以創(chuàng)新并獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的五個(gè)領(lǐng)域：
·更高分辨率的測(cè)量和地理定位
·下一代5D建筑信息模型
·數(shù)字協(xié)作和移動(dòng)性
·物聯(lián)網(wǎng)和高級(jí)分析
·面向未來(lái)的設(shè)計(jì)和施工
在這五個(gè)領(lǐng)域中，有四個(gè)直接涉及收集、可視化和處理信息?？紤]到探索的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，信息在這里的核心作用可能不足為奇。為了更加有效，建筑公司需要一個(gè)豐富、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的記錄系統(tǒng)。
這就是數(shù)字孿生將改變建筑行業(yè)的地方。
使用數(shù)字孿生縮小辦公室與現(xiàn)場(chǎng)之間的差距
現(xiàn)場(chǎng)工作人員經(jīng)常在紙上記錄工作，將數(shù)據(jù)保存到電子表格和U盤中，然后將這些需要更新的信息帶回辦公室進(jìn)行處理。這是緩慢、容易出錯(cuò)、成本高昂且難以與第三方合作的過(guò)程。因此，數(shù)字孿生對(duì)每項(xiàng)實(shí)物資產(chǎn)數(shù)據(jù)的即時(shí)訪問(wèn)取決于該領(lǐng)域的創(chuàng)新。
建筑公司需要為移動(dòng)數(shù)據(jù)、基于云和數(shù)據(jù)不可知的現(xiàn)場(chǎng)解決方案交換流程和模擬技術(shù)。這些是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的關(guān)鍵要求。建筑業(yè)在采用移動(dòng)通信技術(shù)方面取得了進(jìn)展，但仍然存在重大問(wèn)題：人工收集數(shù)據(jù)和傳輸、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用程序的采用率低以及缺乏集成。
與移動(dòng)技術(shù)采用相關(guān)的三個(gè)問(wèn)題
(1)人工收集數(shù)據(jù)仍然存在
根據(jù)TrackVi公司在2018年發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告，47%的施工經(jīng)理采用人工方法獲取關(guān)鍵項(xiàng)目信息。值得注意的是，大多數(shù)經(jīng)理都認(rèn)為人工收集會(huì)導(dǎo)致工作質(zhì)量信息不完整。
在2018年進(jìn)行的另一項(xiàng)研究中，近50%的建筑公司報(bào)告稱，移動(dòng)通信技術(shù)增加了他們可以收集的質(zhì)量數(shù)據(jù)量，絕大多數(shù)受訪者認(rèn)為需要改進(jìn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)和現(xiàn)場(chǎng)到辦公室的通信。
(2)忽略現(xiàn)場(chǎng)軟件
簡(jiǎn)單地為現(xiàn)場(chǎng)工作人員配備移動(dòng)通信技術(shù)并不能解決建筑的數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)。例如，PlanGrid公司和FMI公司在調(diào)查中觀察到，雖然75%的受訪者向項(xiàng)目經(jīng)理和現(xiàn)場(chǎng)主管提供移動(dòng)設(shè)備，但只有不到50%的人使用移動(dòng)應(yīng)用程序。與其相反，大量的信息分散在電子郵件、文本和電話中。
(3)缺乏整合
盡管如此，即使對(duì)于那些擁有現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用程序的企業(yè)來(lái)說(shuō)，缺乏整合也會(huì)阻止團(tuán)隊(duì)充分利用移動(dòng)軟件的潛力。事實(shí)上，在JB Knowledge公司的2021年研究中，超過(guò)50%的受訪者因?yàn)槿鄙偌啥斯鬏攽?yīng)用程序數(shù)據(jù)。盡管采用了現(xiàn)場(chǎng)軟件，但建筑公司仍在使用人工傳輸、電子表格導(dǎo)入、電子郵件或其他耗時(shí)且容易出錯(cuò)的流程。
數(shù)字孿生和基于云的數(shù)據(jù)的好處
為了彌合辦公室和現(xiàn)場(chǎng)工作之間的差距，管理人員應(yīng)為工作人員配備集成的移動(dòng)通信軟件，以實(shí)現(xiàn)輕松的數(shù)據(jù)捕獲、無(wú)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)共享和集中協(xié)作。
提供與數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的SaaS解決方案的企業(yè)已準(zhǔn)備好通過(guò)簡(jiǎn)化工作流程，并確保數(shù)字孿生植根于實(shí)際情況來(lái)滿足這一需求。例如，如果承包商要從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)中受益并創(chuàng)建準(zhǔn)確的竣工數(shù)據(jù)，他們就需要獲得來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)、高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
歸根結(jié)底，數(shù)字化只有在與后臺(tái)系統(tǒng)和價(jià)值鏈上的利益相關(guān)者之間的集成和協(xié)作相結(jié)合時(shí)才有價(jià)值。以下是采用數(shù)字孿生的另外兩個(gè)好處。
(1)轉(zhuǎn)變項(xiàng)目交接
盡管集成的移動(dòng)軟件是建設(shè)中向前邁出的關(guān)鍵一步，但孤立的應(yīng)用程序不僅僅是該領(lǐng)域的問(wèn)題。原有的后臺(tái)系統(tǒng)(EAM、GIS等)甚至數(shù)字孿生也是如此，因?yàn)槔嫦嚓P(guān)者從項(xiàng)目開(kāi)始就沒(méi)有對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)保持一致。
考慮到這些孤島，在建筑和工程中收集的總數(shù)據(jù)中有95%未被使用，其中30%的數(shù)據(jù)實(shí)際上由于項(xiàng)目移交而丟失也就不足為奇了。
相比之下，在項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)誕生的數(shù)字孿生可以為所有相關(guān)人員提供全面而實(shí)時(shí)的可見(jiàn)性。例如，資產(chǎn)所有者和總承包商之間的這種協(xié)作可確保項(xiàng)目順利交接，并使總承包商能夠輕松創(chuàng)建高質(zhì)量的可交付成果。
(2)高質(zhì)量和實(shí)時(shí)竣工
當(dāng)承包商與資產(chǎn)所有者就數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行合作時(shí)，他們可以隨著施工的進(jìn)行動(dòng)態(tài)編譯文檔和映射更改，從而保證整個(gè)項(xiàng)目的可見(jiàn)性和交付時(shí)的準(zhǔn)確信息。這與在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)提交竣工圖紙或努力在孤立的數(shù)字孿生之間傳輸數(shù)據(jù)形成鮮明對(duì)比。
避免返工和糾紛是數(shù)字孿生技術(shù)在施工中的直接好處，準(zhǔn)確的竣工對(duì)于資產(chǎn)的整個(gè)生命周期尤其重要，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看可以為資產(chǎn)所有者節(jié)省大量資金。
借助數(shù)字孿生技術(shù)，建筑竣工數(shù)據(jù)更加全面，因?yàn)閿?shù)據(jù)不會(huì)在遺留系統(tǒng)或模擬技術(shù)中丟失：模型、時(shí)間線、圖紙、表格、地圖、照片、視頻等提供了豐富的場(chǎng)景。此外，如果數(shù)字孿生是基于云計(jì)算且適合移動(dòng)設(shè)備的，那么運(yùn)維人員可以隨時(shí)隨地訪問(wèn)這些完整記錄。這節(jié)省了前往辦公室和整理文件的時(shí)間。
當(dāng)承包商無(wú)縫地交出一份完整的記錄時(shí)，他們不僅可以通過(guò)記錄清晰有效的工作來(lái)提高自己的聲譽(yù)，還可以確保建筑資產(chǎn)在未來(lái)繼續(xù)良好運(yùn)行。
現(xiàn)場(chǎng)采用是數(shù)字孿生技術(shù)的關(guān)鍵
數(shù)字孿生技術(shù)有著無(wú)限潛力，尤其是考慮到其影響可能會(huì)延伸到各行業(yè)的價(jià)值鏈。
這很簡(jiǎn)單，要使數(shù)字孿生有效地改造關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，它們需要讓現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生活更輕松。它們需要直觀、適合移動(dòng)設(shè)備、集成和基于云計(jì)算，以便無(wú)論身在何處都可以快速捕獲和輕松交流信息。
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