數字孿生技術如何改變建筑資產生命周期

【智慧城市網 企業關注】隨著時間的推移，很多市政建筑基礎設施迫切需要維護和維修。例如，美國土木工程師協會對美國市政基礎設施現狀的評分為C-，則充分說明了這一點。美國政府最近通過的基礎設施投資和就業法案(IIJA)計劃投入1.2萬億美元修復美國的道路、橋梁、管道、水道和電網，并在全國范圍內啟動建設和維修項目。然而，在受到系統性延誤、頻繁返工以及不斷膨脹的預算困擾的建筑行業中，取得成功并不容易。為了成功改造美國的基礎設施，企業則需要解決面臨的一個挑戰：數據?？紤]到這一點，數字孿生技術將被證明是實現美國基礎設施的現代化、改善通信、生產力和建筑數據完整性的核心。
 
　　數字孿生增強了建筑信息模型的優勢。數字孿生就像一個活生生的模型，為連接現場和辦公室而構建的數字孿生技術可以將建筑資產生命周期轉變為持續運維。為了使美國的高速公路和電網能夠持久運營，業主、工程師和承包商之間的交接不容忽視。從一開始，價值鏈上的利益相關者就需要在數字孿生平臺上進行協作，并在設計、構建和維護能夠為未來持續使用的基礎設施方面保持一致。
 
　　什么是數字孿生技術？
 
　　Bentley軟件公司首席執行官Greg Bentley在解釋該公司使用數字孿生技術時指出：“到目前為止，我們努力使軟件能夠產生有用的可交付成果，但這是一個靜態且過時的目的。我們在數字孿生中的目標是，使這些可交付成果的價值在資產的壽命期內持續存在，并對暗數據具有長期的可見性，以同步其隨時間的變化，并可視化分析這些暗數據。更重要的是，分析的可見性以及數字孿生隨時間推移的分析是第四維的。”
 
　　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。這使得在各個流程交接之間沒有任何損失，數據實際上能夠為決策提供信息。
 
　　人們經?？吹?，紙質文件、集成不良的應用程序、孤立的遺留系統或電子表格阻止價值鏈的利益相關者訪問可操作的數據或創建內容豐富的記錄系統。
 
　　以建筑行業為例。建筑行業對模擬技術的依賴導致了生產力危機。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建筑資產的健康和壽命。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，而且還能改變整個資產生命周期。
 
　　導致建筑業生產力面臨危機的三個因素
 
　　任何導致效率低下的問題都是至關重要的，建筑在數據和通信方面面臨的重大挑戰可能導致全球每年數十億美元的損失。
 
　　(1)大數據和高成本
 
　　對于一些至關重要的基礎設施項目來說，全球平均每天產生1.3億封電子郵件、5500萬份文檔和1200萬個工作流。然而，建筑行業是全球數字化程度最低的行業之一，主要受到現場模擬流程和辦公室遺留系統的阻礙。
 
　　FMI公司和PlanGrid公司在聯合發布的2018年建筑行業調查報告中指出：
 
　　·建筑工人每周浪費兩個工作日來搜索項目數據(修改后的圖紙、材料切割表等)，并解決一些能夠避免的問題(例如解決沖突和返工等)。
 
　　·這些任務每年將耗費建筑公司大量的成本，建筑業總計耗費1775億美元。
 
　　·糟糕的溝通和項目信息導致了近一半的返工，每年損失高達313億美元。
 
　　(2)持續返工
 
　　FMI公司和Autodesk公司進行的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。
 
　　·25%的受訪者表示項目數據無法使用。
 
　　·三分之一的錯誤決策是由于數據錯誤。
 
　　·由于決策失誤，不良數據在2020年在全球造成大約1.84萬億美元的損失。
 
　　·887億美元的返工可追溯到不良數據。
 
　　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。
 
　　(3)生產力下降
 
　　建筑業生產力下降和數據挑戰并不新鮮。世界經濟論壇在2016年發布的一份報告指出，雖然美國其他行業的勞動生產率在過去50年中增長了153%，但建筑業的勞動生產率卻下降了19%。
 
　　世界經濟論壇認為，數字化是建筑業轉型的核心，可以在全球工程和建設方面節省7000～12000億美元，在運營方面節省3000～5000億美元。換句話說，數字化的好處可以延伸到整個價值鏈。
 
　　建立有競爭力的建筑公司
 
　　麥肯錫公司強調了建筑公司可以創新并獲得競爭優勢的五個領域：
　　·更高分辨率的測量和地理定位
　　·下一代5D建筑信息模型
　　·數字協作和移動性
　　·物聯網和高級分析
　　·面向未來的設計和施工
 
　　在這五個領域中，有四個直接涉及收集、可視化和處理信息?？紤]到探索的統計數據，信息在這里的核心作用可能不足為奇。為了更加有效，建筑公司需要一個豐富、準確、實時的記錄系統。這就是數字孿生將改變建筑行業的地方。
 
　　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盤中，然后將這些需要更新的信息帶回辦公室進行處理。這是緩慢、容易出錯、成本高昂且難以與第三方合作的過程。因此，數字孿生對每項實物資產數據的即時訪問取決于該領域的創新。
 
　　建筑公司需要為移動數據、基于云和數據不可知的現場解決方案交換流程和模擬技術。這些是實現數字孿生的關鍵要求。建筑業在采用移動通信技術方面取得了進展，但仍然存在重大問題：人工收集數據和傳輸、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
 
　　(1)人工收集數據仍然存在
 
　　根據TrackVi公司在2018年發布的一項調查報告，47%的施工經理采用人工方法獲取關鍵項目信息。值得注意的是，大多數經理都認為人工收集會導致工作質量信息不完整。
 
　　在2018年進行的另一項研究中，近50%的建筑公司報告稱，移動通信技術增加了他們可以收集的質量數據量，絕大多數受訪者認為需要改進數據訪問和現場到辦公室的通信。
 
　　(2)忽略現場軟件
 
　　簡單地為現場工作人員配備移動通信技術并不能解決建筑的數據挑戰。例如，PlanGrid公司和FMI公司在調查中觀察到，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%的人使用移動應用程序。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，即使對于那些擁有現場應用程序的企業來說，缺乏整合也會阻止團隊充分利用移動軟件的潛力。事實上，在JB Knowledge公司的2021年研究中，超過50%的受訪者因為缺少集成而人工傳輸應用程序數據。盡管采用了現場軟件，但建筑公司仍在使用人工傳輸、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的好處
 
　　為了彌合辦公室和現場工作之間的差距，管理人員應為工作人員配備集成的移動通信軟件，以實現輕松的數據捕獲、無錯誤的數據共享和集中協作。
 
　　提供與數據無關的SaaS解決方案的企業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，如果承包商要從實時數據訪問中受益并創建準確的竣工數據，他們就需要獲得來自現場的動態、高質量數據。
 
　　歸根結底，數字化只有在與后臺系統和價值鏈上的利益相關者之間的集成和協作相結合時才有價值。以下是采用數字孿生的另外兩個好處。
 
　　(1)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。原有的后臺系統(EAM、GIS等)甚至數字孿生也是如此，因為利益相關者從項目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%的數據實際上由于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孿生可以為所有相關人員提供全面而實時的可見性。例如，資產所有者和總承包商之間的這種協作可確保項目順利交接，并使總承包商能夠輕松創建高質量的可交付成果。
 
　　(2)高質量和實時竣工
 
　　當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。這與在項目結束時提交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。
 
　　避免返工和糾紛是數字孿生技術在施工中的直接好處，準確的竣工對于資產的整個生命周期尤其重要，并且從長遠來看可以為資產所有者節省大量資金。
 
　　借助數字孿生技術，建筑竣工數據更加全面，因為數據不會在遺留系統或模擬技術中丟失：模型、時間線、圖紙、表格、地圖、照片、視頻等提供了豐富的場景。此外，如果數字孿生是基于云計算且適合移動設備的，那么運維人員可以隨時隨地訪問這些完整記錄。這節省了前往辦公室和整理文件的時間。
 
　　當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，還可以確保建筑資產在未來繼續良好運行。
 
　　現場采用是數字孿生技術的關鍵
 
　　數字孿生技術有著無限潛力，尤其是考慮到其影響可能會延伸到各行業的價值鏈。
 
　　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、集成和基于云計算，以便無論身在何處都可以快速捕獲和輕松交流信息。