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2022年年初，我撰寫了一篇文章，內容是關于交通運輸基礎設施的未來正在上演，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遲緩，這個行業(yè)現(xiàn)在是否已經(jīng)做好了數(shù)字化轉型的準備？數(shù)字孿生是否已經(jīng)占據(jù)了這個復雜行業(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險，而且還失去了查看設計、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物的近乎實時或實時的狀態(tài)、工況或位置。

在資產(chǎn)全生命周期中，從概念和規(guī)劃到設計和工程、施工和調試，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》 合作開展了一項調查，以了解該行業(yè)的現(xiàn)狀，并研究討論采用基礎設施數(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)領域，約30%是業(yè)主運營商或政府機構，還有60%是在其供應鏈內作為工程師、建筑師或承包商工作的員工，其余為學術組織或技術開發(fā)人員。

令人欣慰的是，每個人都迫切需要數(shù)字化轉變工作方式并對我們進行了肯定。在預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)交付和維護的質量。

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

我之前曾寫過關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，而不是對我們日常工作生活中遇到的挑戰(zhàn)被動做出反應，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成為其公司業(yè)務流程的一部分，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，他們要么正在探索數(shù)字孿生為其業(yè)務提供的潛力，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計和工程。在受訪者所在的企業(yè)里，設計和工程這一資產(chǎn)生命周期的關鍵階段以及數(shù)字化施工被列為數(shù)字孿生的兩大主要使用案例。

現(xiàn)有紙質工作流或缺少與資產(chǎn)當前或竣工狀況的直接聯(lián)系被認為是目前采用受限的主要原因。絕大多數(shù)人認為，三維設計加上模擬和優(yōu)化施工進度的四維建模是任何基礎設施數(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%的受訪者認為數(shù)字孿生將是優(yōu)化設計和工程成果的關鍵。這些成果包括提高生產(chǎn)力、探索更多設計替代方案、提供更高質量和更加可持續(xù)的資產(chǎn)，以及提高對客戶和項目參與方的服務級別。

采用和部署所面臨的障礙

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

我們的調查發(fā)現(xiàn)，原因也許在于企業(yè)在實施數(shù)字孿生技術時面臨著巨大挑戰(zhàn)。很少人表示，數(shù)字孿生技術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)主或客戶的認同、高級管理層支持，以及設置和維護數(shù)字孿生的預期成本。

正如Bentley今年的基礎設施數(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的集成技術和數(shù)字孿生應用程序開發(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計和實景建模應用程序以及數(shù)字孿生技術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，提高了效率和設計質量，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，能夠在設計早期檢測和解決碰撞，優(yōu)化設計，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。雖然難以量化財務以外的收益，但業(yè)主仍然應該帶頭確定數(shù)字孿生提供的價值，而非其供應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)務和其他領域出現(xiàn)的顛覆性技術的例子一樣，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。現(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，我們應當采用數(shù)字孿生技術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)務成果。雖然數(shù)字孿生在鐵路行業(yè)還沒有成為關注的焦點，但它已蓄勢待發(fā)，而且在我們用戶的引領下，相信未來幾年可以改變我們規(guī)劃、設計、建造和運營軌道交通網(wǎng)絡的方式。

【審核：閆可欣】

關鍵詞： 生命周期 基礎設施 交通運輸