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Bentley 軟件公司

高級技術(shù)經(jīng)理

趙順耐

大數(shù)據(jù)、人工智能以及與之相伴相生的物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的運(yùn)行方式，信息技術(shù)的急速發(fā)展，和數(shù)據(jù)量爆炸式增長，改變了整個(gè)社會(huì)傳統(tǒng)的運(yùn)行方式。人類與信息技術(shù)的關(guān)系，也發(fā)生了諸多的變化。

人類與信息的關(guān)系發(fā)生了變化

1	大數(shù)據(jù)、人工智能與云技術(shù) 化

傳統(tǒng)多人共享有限的信息資源的模式，隨著硬件價(jià)格的降低，這一狀況發(fā)生了改變。每個(gè)人擁有的信息資源急劇增加，獲取信息也更加地容易。這個(gè)過程也是數(shù)據(jù)量急劇增加的過程，當(dāng)然，信息數(shù)據(jù)量帶來的需求也急劇的增加，超出了個(gè)人的范疇。例如，超運(yùn)算、巨量數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)等。與此同時(shí)，摩爾定律也遇到了瓶頸，個(gè)人電腦的運(yùn)算速度增加也遇到了瓶頸。這種情況下，我們就需要一種信息資源(計(jì)算、存儲(chǔ)、協(xié)作)集中管理、按需分配的模式，應(yīng)對信息社會(huì)帶來的挑戰(zhàn)，這就是云工作模式。在云工作模式下，信息計(jì)算資源、存儲(chǔ)空間被集中管理，按需分配，動(dòng)態(tài)平衡。

為何需要云技術(shù)

云技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了人類社會(huì)的方方面面，這也包括與我們?nèi)祟惿蠲芮邢嚓P(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)。大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)也越來越深入地應(yīng)用到基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)全生命周期的各個(gè)階段。

BIM其實(shí)就是基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的大數(shù)據(jù)，每一個(gè)工程對象，都已經(jīng)賦予了信息，成為組成大數(shù)據(jù)的基本單位。一根柱子、一個(gè)水泵、一個(gè)橋梁、一條清單定額、一條運(yùn)行記錄都成為一條條的數(shù)據(jù)。通過人工智能的專家決策系統(tǒng)，可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、應(yīng)用，從而產(chǎn)生更多有用的信息，用于路線圖 (Roadmap) 的決策。

原來沒有生命的“物”被賦予了具有生命力的“信息”與其他的對象進(jìn)行“聯(lián)接”，這應(yīng)該就是“物聯(lián)網(wǎng)”的意義所在。這是大數(shù)據(jù)的信息來源，通過人工智能技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、整理，從而產(chǎn)生更大的價(jià)值。當(dāng)然，這里的BIM(Building Information Modeling)已經(jīng)不能被簡單的局限在建筑 (Building) 的范疇，這種數(shù)字化的工作方式，已經(jīng)被應(yīng)用到基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的全生命周期中。

數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、確認(rèn)、移交、應(yīng)用、更新的過程，在云技術(shù)背景下，已經(jīng)發(fā)生了很多的變化，也給基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)帶來了很多的機(jī)遇，這就是數(shù)字化的工作流程。

云技術(shù)帶來的新機(jī)遇

所以，BIM面對的基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)，大數(shù)據(jù)、人工智能提供了云工作模式的基礎(chǔ)，我們需要通過數(shù)字化的工作流程，將全生命周期內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)、各種角色、各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)作起來，才能真正發(fā)揮云技術(shù)的優(yōu)勢。

2	CDE通用互連的數(shù)據(jù)環(huán)境

大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字化的工作流程，組成了基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的云技術(shù)應(yīng)用。這就是CDE的概念 Common Data Environment (通用數(shù)據(jù)環(huán)境)，也有一種解釋是 Connected Data Environment (互連數(shù)據(jù)環(huán)境)。這兩種解釋都沒有什么問題，都描述了云技術(shù)背景下，基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的應(yīng)用場景。

Bentley 基于CDE的BIM解決方案

在CDE的工作模式下，我們首先確認(rèn)的是數(shù)據(jù)的工作環(huán)境是不是連接的，是不是協(xié)作的，是不是可以在全生命周期流動(dòng)的，是否可以用正確的工具創(chuàng)建。每個(gè)人、每個(gè)專業(yè)、每個(gè)環(huán)節(jié)，都不是孤立的，而是被動(dòng)態(tài)連接、實(shí)時(shí)協(xié)作的過程。

所以，在CDE的工作模式下，信息首先需要具備移動(dòng)化的特性，可以在數(shù)字化的工作流程中被重用，通過一些邏輯定義，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工作流程的自動(dòng)化。這是CDE的核心，也是數(shù)字化工作流程的效率提升所在。

信息的創(chuàng)建和利用

為了實(shí)現(xiàn)這樣的工作模式，CDE需要三個(gè)方面的支持：數(shù)字化環(huán)境、數(shù)字化組件和數(shù)字化工作流程。

數(shù)字化環(huán)境是指，整個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以在一個(gè)真實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中進(jìn)行工作，無論是前期的勘測環(huán)境，還是設(shè)計(jì)過程中的數(shù)字模型，以及后期的資產(chǎn)設(shè)施，都是數(shù)字化的、真實(shí)的。

數(shù)字化環(huán)境

數(shù)字化的組件是指，我們需要對所有的對象進(jìn)行單元化、信息化并云端管理。對象間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，表述實(shí)際狀況。

數(shù)字化組件

數(shù)字化工作流程是指，在全生命周期的過程中，通過自動(dòng)化、數(shù)據(jù)化的方式，優(yōu)化原有的配合模式，提高整體效率。

數(shù)字化工作流程

3	如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字化

從前面可以知道，如果實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，就是讓CDE環(huán)境高效率運(yùn)行，也是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化環(huán)境、數(shù)字化組件、數(shù)字化工作流程的過程。同時(shí)，也需要底層技術(shù)框架的支持。

我們以 Bentley CDE 環(huán)境為例來說明它是如何工作的。

基于全生命周期的CDE互連工作環(huán)境

3.1 數(shù)字化環(huán)境

我們可以通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的環(huán)境：實(shí)景建模和數(shù)字化工程模型。

利用航拍、無人機(jī)、點(diǎn)云等實(shí)景數(shù)據(jù)，通過實(shí)景建模的方式形成“實(shí)景模型”。從某種意義上講，我們在設(shè)計(jì)、施工階段建立數(shù)字工程模型時(shí)，現(xiàn)實(shí)中的“物理”模型還不存在，或者只是存在于一部分(施工過程中)。而實(shí)景模型可以將原始的周圍環(huán)境、施工過程中的狀態(tài)，準(zhǔn)確的記錄下來。通過與數(shù)字工程模型結(jié)合，將“虛擬”和“現(xiàn)實(shí)”連接起來。

Bentley 實(shí)景建模技術(shù)

2017年Be創(chuàng)新獎(jiǎng)實(shí)景+數(shù)字模型案例：

安德森公路采石場擴(kuò)建

CEDD-AECOM-倬立資訊方略管理有限公司

我們可以將實(shí)景模型根據(jù)應(yīng)用需求，進(jìn)行再處理，例如，將實(shí)景模型通過人工智能技術(shù)識別為不同的BIM對象，然后進(jìn)行后期的應(yīng)用。

對實(shí)景模型進(jìn)行識別

3.2 數(shù)字化組件

BIM是基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)中的大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以組件作為基本單位進(jìn)行組織。然后組件進(jìn)行連接，才會(huì)形成互聯(lián)的數(shù)據(jù)。

這里的組件，不僅僅是指一個(gè)信息模型，而是指全生命周期里的數(shù)據(jù)組織單位。例如，一條定額、一條維修記錄、一個(gè)工作包、一個(gè)合同、甚至是合作中的某個(gè)條目，都是“數(shù)字化組件”的類型之一，他們共同組成了“數(shù)據(jù)模型”。

數(shù)據(jù)模型

這些組件應(yīng)該被統(tǒng)一的管理，被動(dòng)態(tài)的更新。對于我們最常用的三維信息模型來講，也是如此，它是由多個(gè)專業(yè)組成，被應(yīng)用在全生命周期，需要基于云技術(shù)來統(tǒng)一管理。

數(shù)字化組件管理

基于云的數(shù)字化組件管理

3.3 數(shù)字化工作流程

某種程度講，BIM關(guān)注的基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期是由多個(gè)數(shù)字化的工作流程組成的。在每個(gè)工作流程中，相關(guān)的角色利用數(shù)字化的技術(shù)來協(xié)同工作。由于數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，就像大數(shù)據(jù)、人工智能、專家系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等，使傳統(tǒng)需要人為參與的過程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。基于數(shù)據(jù)的協(xié)同，也可以使整個(gè)過程變得更加高效。

在傳統(tǒng)的工作流程中，不同的工程階段，對應(yīng)不同的任何和角色。如下圖所示，勘測、工程、方案等階段，不同的階段對應(yīng)不同的角色。階段之間通過“移交”的方式來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。

傳統(tǒng)工作流程

數(shù)字化工作流程，從兩個(gè)方面來提高效率。第一方面是，根據(jù)數(shù)字化流程協(xié)同的特點(diǎn)，將三個(gè)環(huán)節(jié)融合起來，更加優(yōu)化的考慮整個(gè)項(xiàng)目的效率。第二方面是，各個(gè)角色之間通過數(shù)字化的方式進(jìn)行交流和確認(rèn)。

數(shù)字化工作流程

在下面的案例中，通過實(shí)景建模數(shù)字化手段，獲取勘測數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)字化組件技術(shù)從標(biāo)準(zhǔn)庫中選擇合適的組件，快速形成設(shè)計(jì)方案。通過組件的豐富信息和模擬手段，可以快速的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。這就是數(shù)字化工作流程帶來的效率提高。

勘測數(shù)據(jù)+實(shí)景模型=數(shù)字化環(huán)境

利用數(shù)字化組件，快速布置方案

數(shù)字化流程快速通過成本、工程量對比優(yōu)化方案

同樣地，在施工階段也可以利用數(shù)字化工作流程來提高效率。

規(guī)劃實(shí)景拍攝路徑

捕捉實(shí)景數(shù)據(jù)

實(shí)景數(shù)據(jù)處理

生成施工現(xiàn)場實(shí)時(shí)模型，與設(shè)計(jì)模型對比

相同地，也可以將數(shù)字化工作流程應(yīng)用在后期的運(yùn)維和設(shè)備檢測上。

數(shù)字化運(yùn)維案例

3.4 數(shù)字引擎支持 iModel 2.0

大數(shù)據(jù)、人工智能以及數(shù)字化的工作流程，底層都需要一個(gè)“數(shù)據(jù)引擎”作為支撐。數(shù)字化的工作流程，是數(shù)據(jù)的流動(dòng)，而數(shù)據(jù)流程過程當(dāng)中，我們需要保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一、可信以及易取。我們需要一套數(shù)據(jù)引擎來運(yùn)行在云上，以保證我們確實(shí)能夠得到我們的業(yè)務(wù)回報(bào)。

數(shù)字化工作流程對數(shù)據(jù)引擎的要求

在 Bentley BIM 解決方案提供的數(shù)字化工作流程里，我們使用 iModel 2.0 來建立數(shù)據(jù)引擎，如下圖所示。

Bentley iModel 2.0數(shù)據(jù)引擎

在這個(gè)“數(shù)據(jù)流”里，無論是 Bentley 的軟件還是第三方的軟件，首先要解決專業(yè)的協(xié)作，這里用到的是 ProjectWise，在此基礎(chǔ)上，通過 iModel Bridge 工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一 (Alignment)。數(shù)據(jù)以項(xiàng)目的方式被記錄在 iModelHub 里，這類似于一個(gè)“數(shù)據(jù)銀行”，通過它可以將項(xiàng)目過程中的數(shù)據(jù)記錄下來，使數(shù)據(jù)可追溯、可信賴。其他的各種應(yīng)用可以與這個(gè)“數(shù)據(jù)銀行”進(jìn)行通信，非常容易的解決了數(shù)據(jù)獲取的問題。

當(dāng)然在此框架下，有角色、權(quán)限、數(shù)據(jù)級管理的設(shè)定，來保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、可信和易取。

邁向數(shù)字化

綜上所述，在大數(shù)據(jù)和人工智能的背景下，對于基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)來講，我們需要建立以數(shù)據(jù)為核心的數(shù)字化工作流程。通過數(shù)字化環(huán)境、數(shù)據(jù)化組件以及底層的數(shù)據(jù)管理引擎，才能真正的推動(dòng)數(shù)字化技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的應(yīng)用。

*根據(jù)在“2018 江蘇省勘察設(shè)計(jì)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展論壇”上做的《大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代下的數(shù)字化工作流》主題演講整理而成。

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總結(jié)

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