吴付标

 

从2009年至今，我连续参与了Bentley 十一年来的主要用户大会。从推广三维设计平台、协同管理平台、全生命周期管理到数字孪生，这家基础设施数字化领袖级企业一直都是在践行自己的诺言，言出必果。每一次大会传递的关键信息都是行业的风向标。

 

在夏日炎炎的八月份，我与全国各地近3000位与会者一起，远程参听了为期两天的“Bentley软件在线技术峰会”。在这场以“数字新基建，制胜新未来”的盛会中，感受着一股劲风袭来：数字孪生和数字化的节奏不仅没有被全球疫情所打断，相反是脚步铿锵，施工数字孪生更成为Bentley高管、技术专家和中国用户们的新团宠。

 

Bentley软件首席执行官Greg Bentley在他的主旨发言中分享了数字化的全球进步，着重探讨了数字孪生模型助力基础设施项目安全、高效的设计、施工和运维的解决方案与中外经验。施工数字孪生则是他眼中的第一种数字孪生模式，并强调中国在这个领域走在了前面，且将在全世界发生。

在本次峰会上，我也听了很多用户的精彩分享，不论是电力、新能源、公路、港口等行业不约而同分享了施工数字孪生的应用，而黑龙江省建设科创投资集团BIM事业部总经理梁旭源讲述的京哈高速设计施工一体化案例就是施工数字孪生的精彩故事。

 

梁旭源说：“如果你尝试了BIM、数字化和施工数字孪生，你真的会爱上它，从设计到施工一直到运维，真的会给你的管理带来便捷和高效，带来想不到的帮助和好处。”

 

施工数字孪生为何如此受宠？具体如何实施？如何在基础设施工业化、数字化中获益、增长？我尝试着记录和分享。

 

两大因素，带起施工数字孪生的节奏

 

施工数字孪生是什么，能带来什么价值？

 

简单点说，在iTwin Services数字孪生云服务、Synchro 数字化施工进度管理解决方案及ProjectWise协同管理平台等的助力下，工程施工得以科学计划，有序分批次展开，全过程在线监控，各流程数字化管理，其中一个头盔、一个摄像头都成为数据采集的终端；业主和施工单位通过虚拟项目测试，提前预估项目实施管理中的节点，为项目建设完成后的测试投运节省了宝贵时间，让原本延缓的工程周期得以逐步追赶。总之，做好工期管理，节省时间与成本，控制可能出现的风险，提高工程质量，这才是数字化和施工数字孪生带给基础设施业界最大的礼物。

 

业界的这份厚爱从何而来，是什么在驱动数字孪生的发展？

 

首先，这是基础设施工业化、数字化的需要。霍金说：“我认为21世纪将是复杂性的世纪”。对于基础设施而言，此言不虚。例如，一个核电站投资动辄就会超过三五百亿、包含100000个工程作业。又如，奥运会往往都会面临投资超额100%甚至300%的困境。如果没有一个有效的管理方法，这类巨型工程的建造很容易失控甚至造成不可挽回的损失。

 

梁旭源所参与的京哈高速公路拉林河（吉黑省界）至哈尔滨段改扩建工程也遇到挑战重重。这是黑龙江省的百大项目，也是东北南下的重要通道、对接“一带一路”的重要基础设施。路线全长约 71 公里，扩建为设计速度 120 公里 / 小时的八车道高速公路，项目投资63亿。想一想在国内还缺乏高纬度季冻区高速公路改扩建经验、路线终点在哈尔滨市区面临高难度拆迁以及由于气候原因每年只有不足5个月的实际施工期等情况，工程的施工难度可想而知。

项目管理由最初的单一项目扩展到多个项目，再扩展到多个项目组合的管理和交叉管理以及后来的变更管理。这几代的管理面向一个趋势就是复杂性的提高。

 

如何管理这些复杂工程并顺利施工，如何将投资与工期掌握在可控的范围之内？答案就是迈向数字化。

 

数字化管理可以帮助控风险、出效益。Greg Bentley说，数字化和虚拟化可以让我们变得更加高效，我们每个人不论身在何处，都可以在虚拟环境中正常协同工作，都可以与世界上任何地方的人一起共同解决问题，以更多的远程工作，更快速地实现工业化，以整合我们的项目供应链，更高效地完成基础设施项目的建造。

 

对此，梁旭源说：“我多年来一直从事一线施工生产管理，当了十三四年的项目经理。我一直在研究整个BIM能够给管理带来什么，能否为管理提高效益，这是我不变的初心。所以我在寻找为管理实现降本增效的各种方式和方法。”

 

与此同时，面对基础设施行业的挑战，数字化技术日趋成熟。Greg Bentley认为，通过数字孪生将各个基础设施专业结合起来，在设计建造时综合利用数字环境、数字组件、数字看板等技术，数字化之路越来越平坦了，从BIM模型走向更深入的应用也就水到渠成。

 

Bentley近期的三次收购也在增强这一战略。第一家是英国施工信息管理技术的领先企业GroupBC，第二家是施工现场语音采集技术的全球领导者NoteVault，第三家Cohesive Solutions则是一家数字化集成商。

 

在京哈高速项目中，施工数字孪生中的关键技术Synchro 数字化施工进度管理解决方案发挥了四大作用：

——将设计深化到施工管理；

——在初步阶段，提供可视化解决方案；

——在深入阶段，实施数字化过程管理；

——在未来阶段，实现智慧建造管理平台。

 

梁旭源说，当Synchro出现的时候，我很欣喜，因为它给我们的施工建造提供了一个科学的计划、分析、应用与管理平台，事前做好方案设计，事中做好管控，事后做好分析。

九步法则，走完京哈高速设计施工一体化

 

那么，融合了Syncho等技术的数字化设计施工一体化解决方案在京哈高速项目中如何从梦想走向现实？梁旭源介绍了他们的实操九步法。

 

第一步，下决心，做决策

有了数字化这个技术杠杆，你可以撬动地球，但是做出决策是需要前瞻性和决断力的。黑龙江省建设科创投资集团和业主单位敢为人先，一起成就黑龙江省首个全面采用数字化技术进行全过程管理的项目。

 

第二步，定标准，做流程

设计施工单位与业主一起确定了标准，其中包括项目BIM建模的成果交付标准、施工工艺标准、BIM编码标准、构件标准等等。而且要达到工序级质检报验、进度管理、质量管理以及最终计量效果等目标，所有数据和模型挂接之后实现数字孪生的交付。

 

第三步，施工BIM深化设计

为了达到项目物理资产数字化管理的目的，满足工序级质量报验和计量要求，根据项目建设初级阶段制定的京哈项目建模及交付标准，参照构件类型和计量清单，分别对所有工程内容进行专业化建模，总计对30余万个构件进行BIM建模，建模精度达到LOD400级别，同时模型拆分颗粒度满足现场工序级质量报验要求。所有这些模型建立完成之后，还要进行模型编码，否则无法进行管理和使用。

 

第四步，施工组织设计方案优化

设定一个科学合理的施工组织方案，既是BIM模型的进步，也是给企业带来真正价值的要素。利用Syncho对计划进度的合理性进行检查和判断，对不合理的数据进行整改，通过进度可视化模拟和分析，删除不合理进度要素，从而使施工组织设计方案达到最优。

 

第五步，进度计划编制及导入

Synchro可以对计划进行编制，并设置计划间的逻辑关系，通过导入BIM模型，可以将BIM模型的编码属性匹配到相应字段，并与进度数据进行关联。

 

第六步，资源使用报表自动统计

Synchro将三维对象赋予了材料的属性及工程量，可自动统计材料计划用料和剩余用料，以此来为决策者提供资金使用计划的依据。

 

第七步，施工模拟

通过4D模拟施工顺序以及预案规划，为运输、吊装和施工等创造一个良好的基础，把可能存在的问题提前解决。

 

第八步，4D施工资源动态分析

利用可视化手段，查看施工机械的计划使用情况，管理者可以根据分析结果，动态调度施工机械，有效地减少了窝工和机械闲置等问题。

 

第九步，项目管理云平台

京哈项目开发了项目管理系统云平台，其中包括web 端和移动端app，实现项目数字孪生化和可视化。投资情况、项目管理、设计管理、进度管理、质量管控、安全管控、智慧工地等等全面在线，一目了然，方便有序管控。例如，施工现场人员通过手机app对施工部位的质检内业发起数字化验收申请，监理审核通过后该工程部位的质检信息将自动记录在BIM管理云平台中，实现了质量管控信息化、可视化、标准化。而计量系统可以查看工程进度和完工情况，管理者可以科学地调整施工要素，保证按时完工。而决策者在京哈项目指挥部则可以通过视频监控系统实施高效管理。

 

一以贯之，“中国优先”助推中国领先

 

Bentley将加快并优先推进施工数字孪生，包括充分利用其4D Synchro技术，实现4D智能对空间占用和施工时间进行建模，提升现场作业协同效率，甚至可以在疫情期间科学规划作业人员进场时间和工作距离以保障健康。

 

Greg Bentley指出，中国确实有一项显著优势，就是基础设施的工业化，尤其是施工的工业化。基础设施行业的颠覆性因素是工业化，中国的创新制造和组装方式是值得称赞的战略，我们的组件中心可以帮助将这一战略融入到设计、工程和施工创新中。在中国使用数字孪生技术，在基础设施全生命周期中进行资产性能建模，可以让我们所有人都从中获益，而且中国的数字化集成商也可以抓住这个机会，这对我们来说是个优先目标，对许多人而言也是个绝佳机会。

 

Greg Bentley也特别关注中国南方洪灾并提出了数字化解决方案。开发洪灾适应力数字孪生模型也是重中之重。与此同时，Bentley在中国开展了诸多软件工程设计以服务“中国优先”战略，其中包括道路设计、铁路设计、变电站设计、高铁设计以及不断增长的水利工程设计。

 

Bentley全球高级副总裁、北亚区总裁刘德盛在欢迎致辞和主题演讲中，提出了数字化进步的三个阶段：基础设施行业已经从以图形为主的CAD阶段和为以模型为主的BIM阶段，进入以数据驱动的数字孪生时代。Bentley会将数字孪生的重点放在设计集成、项目交付、资产和网络性能以及建设数字城市四个方面。中国在推进基础设施进步中做出了重大贡献，我们将坚定不移的参与其中。