我們在美國土木工程師協(xié)會(American Society of Civil Engineer)的成績單上只得了C-，這說明美國迫切需要進行基礎設施維修。最近的《基礎設施投資和就業(yè)法案》(IIJA)旨在修復國家的道路、橋梁、管道、水路和電網，這一令人難以置信的1.2萬億美元將啟動全國各地的建設項目。然而，這種資助只能在飽受系統(tǒng)延遲、頻繁返工和預算膨脹困擾的行業(yè)中取得成功。為了成功地改造美國的基礎設施，團隊需要解決一個持久的挑戰(zhàn):數據。考慮到這一點，數字孿生技術將被證明是將美國基礎設施帶入21世紀、提高通信、生產力和建設中的數據完整性的關鍵。

建筑信息建模的好處與數字孿生增強。數碼雙胞胎就像一個活生生的模特。一個連接現場和辦公室的數字雙胞胎可以將整個資產生命周期從施工現場轉變?yōu)檎谶M行的運維。為了讓國家的高速公路和電網持續(xù)下去，業(yè)主、工程師和總承包商之間的交接工作不能被忽視。從一開始，價值鏈上的利益相關者就需要在一個數字孿生平臺上進行合作，并在設計、建設和維護基礎設施方面保持一致，以造福后代。

什么是數字孿生技術?

Bentley 軟件公司首席執(zhí)行官 Greg Bentley 在解釋其公司使用該技術的目標時強調了數字雙胞胎的一個關鍵特征：“到目前為止，我們的努力使軟件能夠產生有用的可交付成果，但因此是一個靜態(tài)且過時的目的。我們在數字雙胞胎中的目標是使這些可交付成果的價值在資產的壽命期內持續(xù)存在，并對“暗工程”數據具有常青的可見性，以同步其隨時間的變化，并為沉浸式可視化打開這些暗數據。但更重要的是，分析的可見性，包括數字孿生隨時間推移的分析是第四維，即 4D。”

換句話說，數字孿生提供了從設計到施工和持久運維的無與倫比的可見性。這使得在交接之間沒有任何損失，但數據實際上能夠為決策提供信息。

我們經常看到紙張、集成不良的應用程序、孤立的遺留系統(tǒng)或電子表格阻止整個價值鏈中的利益相關者訪問可操作的數據或創(chuàng)建豐富的記錄系統(tǒng)。

我們以建筑為例。

建筑業(yè)對模擬技術的依賴導致了生產力危機，這可能已是老生常談了。然而，關鍵是要了解施工延誤和高成本會產生連鎖反應，所有這些最終都會影響資產的健康和壽命。數字孿生技術不僅有望克服施工中的許多數據和通信挑戰(zhàn)，而且還能改變整個資產生命周期。

導致建筑業(yè)生產力危機的三個因素

建設不會很快放緩。任何輕微的低效率都是至關重要的，而建筑在數據和通信方面面臨的重大挑戰(zhàn)每年花費數十億美元。

大數據和高成本

對于一些最重要的基礎設施項目，團隊平均產生 1.3 億封電子郵件、5500 萬份文檔和 1200 萬個工作流。然而，建筑業(yè)是全球數字化程度最低的行業(yè)之一，受到現場模擬流程和辦公室遺留系統(tǒng)的阻礙。

在 FMI 和 PlanGrid 2018 年行業(yè)報告的調查結果中：

建筑工人每周浪費兩個工作日來搜索項目數據(修訂圖紙、材料切割表等)并解決可避免的問題(例如沖突解決、返工等)。

這些非最佳任務將使一家中型建筑公司每年花費超過 20 億美元，整個行業(yè)總計 1775 億美元。

糟糕的溝通和項目信息導致了近一半的返工——每年花費 313 億美元。

一致的返工

FMI 和 Autodesk 進行的 2021 年調查表明，建筑的數據數量和質量問題仍然很嚴重：

可用的項目數據在短短三年內翻了一番。

但 25% 的受訪者項目數據無法使用。

三分之一的錯誤決策是由于數據錯誤造成的。

由于這種糟糕的決策，糟糕的數據可能在 2020 年造成 1.84 萬億美元的損失。

887 億美元的返工可以追溯到不良數據。

簡而言之，隨著建設項目在快速增長的行業(yè)中變得越來越大和越來越復雜，良好的數據和通信比以往任何時候都更加重要。

生產力下降的機會

建筑業(yè)生產力下降和數據挑戰(zhàn)并不新鮮。世界經濟論壇 2016 年的一份報告指出，雖然美國其他行業(yè)的勞動生產率在過去 50 年中增長了 153%，但建筑業(yè)卻下降了 19%。

世界經濟論壇認為，數字化是建筑業(yè)轉型的核心，將在全球工程和建設方面節(jié)省 0.7-1.2 萬億美元，在運營方面節(jié)省 0.3-0.5 萬億美元。換句話說，數字化的好處延伸到整個價值鏈。

建立有競爭力的建筑公司

麥肯錫強調了建筑公司可以創(chuàng)新并獲得競爭優(yōu)勢的五個領域：

高精度測量和地理定位

下一代 5-D 建筑信息模型

數字協(xié)作和移動性

物聯(lián)網和高級分析

面向未來的設計和施工

在這五個中，四個直接涉及收集、可視化和處理信息。考慮到我們探索的統(tǒng)計數據，信息在這里的核心作用可能不足為奇。為了有效，建筑公司需要一個豐富、準確、實時的記錄系統(tǒng)。

這就是數字雙胞胎將改變建筑的地方。

使用數字孿生縮小辦公室與現場之間的差距

現場工作人員經常在紙上記錄工作，將數據保存到電子表格和 U 盤，然后浪費時間將更新的信息帶回辦公室。這是緩慢、容易出錯、成本高昂且第三方難以合作的。因此，數字雙胞胎對每項實物資產數據的即時訪問取決于該領域的創(chuàng)新。

建筑公司需要為移動、基于云和數據不可知的現場解決方案交換手動流程和模擬技術。這些是準確數字孿生的關鍵要求。建筑業(yè)在采用移動技術方面取得了進展，但仍然存在重大問題：手動數據收集和傳輸、現場應用程序的采用率低以及缺乏集成。

與移動技術采用相關的三個問題

持續(xù)手動收集數據

trackvi2018年的一項調查顯示，47%的施工經理在獲取關鍵項目信息時使用手工方法。值得注意的是，大多數管理者都認為手工系統(tǒng)會導致工作質量信息的不完整。

在2018年的另一項研究中，近50%的建筑公司報告稱，移動技術增加了他們可以收集的高質量數據的數量，絕大多數都同意改善數據訪問和現場到辦公室的通信。

忽略現場軟件

簡單地為現場工作人員配備移動技術并不能解決建筑的數據挑戰(zhàn)。例如，PlanGrid 和 FMI 觀察到，雖然 75% 的受訪者向項目經理和現場主管提供移動設備，但只有不到 50% 的人使用應用程序。相反，信息分散在電子郵件、文本和電話中。

缺乏整合

盡管如此，即使對于那些擁有現場應用程序的人來說，缺乏集成也會阻止團隊充分利用移動軟件的潛力。事實上，在 JB Knowledge 的 2021 年研究中，超過 50% 的受訪者因為缺少集成而手動傳輸應用程序數據。盡管采用了現場軟件，但建筑公司仍在使用手動傳輸、電子表格導入、電子郵件或其他耗時且容易出錯的流程。

數字孿生和基于云的數據：好處

為了彌合辦公室和現場之間的差距，管理人員應為工作人員配備集成的移動軟件，以實現輕松的數據捕獲、無錯誤的數據共享和集中協(xié)作。

提供與數據無關的 SaaS 解決方案的公司已準備好通過簡化工作流程并確保數字孿生植根于實際情況來滿足這一需求。例如，如果總承包商要從實時數據訪問中受益并創(chuàng)建準確的竣工數據，他們就需要來自現場的動態(tài)、高質量數據。

歸根結底，數字化只有在與地面靴子、后臺系統(tǒng)和價值鏈上的利益相關者之間的集成和干凈協(xié)作相結合時才有價值。讓我們看看數字雙胞胎領域采用的另外兩個好處。

轉變項目交接

盡管集成的移動軟件是建設中向前邁出的關鍵一步，但孤立的應用程序不僅僅是該領域的問題。舊的后臺系統(tǒng)(EAM、GIS 等)甚至數字孿生也是如此，因為利益相關者從項目一開始就沒有對數字孿生技術保持一致。

考慮到這些孤島，在建筑和工程中收集的總數據中有 95% 未被使用，其中 30% 的數據實際上因項目移交而丟失也就不足為奇了。

相比之下，在項目開始時誕生的數字雙胞胎可以為所有相關人員提供全面、實時的可見性。例如，資產所有者和總承包商之間的這種協(xié)作可確保項目順利交接，并使總承包商能夠輕松創(chuàng)建高質量的可交付成果。

高質量、實時竣工

當總承包商與資產所有者就數字孿生技術進行合作時，他們可以隨著施工的進行動態(tài)編譯文檔和映射更改，從而保證整個項目的可見性和交付時的準確信息。這與在項目結束時拼湊竣工圖紙或努力在孤立的數字孿生之間傳輸數據形成鮮明對比。

雖然避免返工和糾紛是數字雙胞胎技術在施工中的直接好處，但準確的竣工對于資產的整個生命周期至關重要，并且從長遠來看可以為資產所有者節(jié)省大量資金。

借助數字孿生技術，竣工數據更加全面，因為數據不會在遺留系統(tǒng)或模擬技術中丟失：模型、時間線、圖紙、表格、地圖、照片、視頻等提供了豐富的上下文。此外，如果數字雙胞胎是基于云且適合移動設備的，那么運維人員可以隨時隨地訪問此完整記錄。這節(jié)省了可能花費在前往辦公室和整理文件上的時間。

當總承包商無縫地交出一份完整的記錄時，他們不僅可以通過記錄清晰有效的工作來提高自己的聲譽，還可以確保資產在未來繼續(xù)良好運行。

結論：現場采用是數字孿生技術的關鍵

數字雙胞胎的無限潛力可能有些令人生畏，尤其是考慮到其影響可能會延伸到整個價值鏈。

這很簡單：要使數字孿生有效地改造關鍵基礎設施，它們需要讓現場工作人員的生活更輕松。它們需要直觀、適合移動設備、集成和基于云，以便無論身在何處都可以快速捕獲和輕松交流信息。