摘要：作为物理和数字领域之间桥梁的数字孪生技术，主要依赖历史和实时数据以及机器学习模型来实现提供物理对象、过程和系统的虚拟表示。

  作为物理和数字领域之间桥梁的数字孪生技术，主要依赖历史和实时数据以及机器学习模型来实现提供物理对象、过程和系统的虚拟表示。
　　
　　软件开发商Bentley Systems公司的Keith Bentley将数字孪生描述为自从个人计算机诞生以来IT对物理基础设施行业价值贡献的最大机会，它们被广泛用于各种行业，让企业深入了解维护和优化制造的方法供应链。
　　
　　根据调研机构MarketsAndMarkets.公司日前发布的一份报告，到2026年，全球数字孪生市场规模预计将达到482亿美元，而基础设施和建筑工程与施工(AEC)行业是这一增长不可或缺的一部分。从建筑物、桥梁和停车结构，到供水和下水道、道路和整个城市，一切都已经成熟，可以收获数字孪生的价值。
　　
　　以下是数字孪生如何颠覆基础设施行业的现状，以及为什么基础设施和AEC企业的IT和创新领导者明智地利用它们。
　　
　　重新起草商业模式
　　
　　几十年来，AEC行业一直在逐个项目地使用计算机辅助设计(CAD)和最近的建筑信息建模(BIM)软件来创建特定的2D和3D可交付成果。该行业现在正朝着工具和行业云的集成套件发展，这为新的商业模式、行业生态系统和更具协作性的工作方式打开了大门。
　　
　　随着数字孪生使用的发展，AEC公司也为获得收入开辟了新的可能性，以便为其客户管理和维护基础设施数字孪生。
　　
　　随着行业适应新的工作方式，这些新的商业模式正在颠覆基础设施行业并重新配置机会。数字孪生可能会为基础设施领域所做的工作，就像各种平台模型已经为音乐、书籍、零售和零工经济服务所做的那样。
　　
　　由于基于云的平台业务模式，不仅为围绕核心数字孪生模型的运营和维护服务开辟了可能性，而且为围绕这些孪生模型提供的增值数字服务，例如可视化、协作、物理和网络安全、数据分析和支持人工智能的预防性维护。
　　
　　此外，基础设施开发商可以与数字孪生供应商和周围的服务供应商生态系统合作，从出售实物资产以及通过数字孪生模型提供持续的数字服务中受益。随着时间的推移，这些基于订阅的服务可能会显著增加原始销售价格。例如，一个面积为10万平方英尺的房地产项目可以在五年内从数字孪生相关服务中获得100万美元的附加收入，并且近80%的资产生命周期价值是在运营中实现的。
　　
　　数字孪生用例和投资回报率
　　
　　全套数字孪生用例包含许多领域，但最大的领域之一是帮助基础设施变得更高效、更具弹性和可持续性。世界上70%的碳排放与基础设施的规划、设计、建造或运营方式有某种联系，数字孪生可以帮助提高实时决策的可见性和洞察力。使用之前的示例，如果一栋10万平方英尺的建筑物的年度维护成本为20万美元，则数字孪生可以节省25%的成本，并在环境、安全和可用性方面增加16万美元的额外价值，例如预订会议室、空间利用率分析和流程可见性。
　　
　　另一个用例与工作人员安全有关。例如，桥梁检查员通常仍将自己悬挂在安全绳上检查质量，如今可以通过无人机进行桥梁检查，例如Manam拍摄的用于组装3D数字孪生的摄影测量，他们现在可以将大部分检查过程转移到办公室。这可以节省时间并显著降低人身案安全风险。由于美国每个州通常都有数以万计的桥梁需要检查，因此各州交通部门的投资回报率变得非常重要。然而，桥梁检查员仍需要带着工具进入现场，但3D模型为快速视觉检查、详细分析甚至人工智能检测到的缺陷提供了额外的技术。
　　
　　例如，从安全角度来看，美国华盛顿特区体育馆的数字孪生可作为智能建筑传感器套件最新创新的试验场，以帮助急救人员在紧急情况发生时快速优先搜索和救援区域。
　　
　　实时记录系统
　　
　　通过解决从建设到运营和维护的整个生命周期，基础设施数字孪生为所有相关方提供了一个记录系统和一个单一的事实来源。以前的BIM方法是项目计划、设计和建造阶段的记录系统，但通常在交付给建筑运营商后就停止了。
　　
　　作为一个活的记录系统，数字孪生将资产、流程或系统的视觉和几何表示与工程数据、IT数据和运营数据（如物联网和SCADA）融合在一起，以实时表示实物资产。
　　
　　如果没有数字孪生，架构师通常无法了解其设计的运营方面，这对于反馈和持续改进可能很有价值，以便随着时间的推移修改和完善设计。
　　
　　对于业主和运营商来说，数字孪生提供了一个他们可以随时随地查看的最新虚拟模型。他们还可以了解这些资产的表现，包括过去、现在和未来的指标。
　　
　　可视化和元宇宙
　　
　　对于建筑物等复杂系统，可视化（包括渲染、视频和AR/VR/XR）是通过传达计划和想法来明确释放数字孪生的好处的不可或缺的元素。AR检查尤其有助于现场管理人员立即标记错误，从而节省时间和成本。他们还可以在现场扫描二维码，以检查与设施中任何物理设备相关的数字孪生数据，例如HVAC系统或机械、电气和管道(MEP)设备。在VR模式下，他们可以通过飞行对数字孪生模型中内置的所有数据层进行远程检查。
　　
　　3DBIM开发商Akular公司首席执行官Martin Rapos说：“最近几个月，我们看到了实时数字孪生的兴起。”“除了建筑数据的主要集成以打破物联网和其他建筑系统孤岛之外，对高级可视化的需求也在增加，其中数据需要在2D或3D文件上进行地理定位和准确标记。VR、MR和移动设备在数字孪生中的使用也在增加，允许建筑商和资产运营商将数字孪生从办公室带到现场，这是该行业一直在努力实现的目标年。”
　　
　　将可视化工具和功能集成到数字孪生解决方案中是技术堆栈和整个生态系统的关键，因此客户可以更好地可视化，并围绕其物理资产的设计或运营决策进行协作。与其他行业相比，基础设施的数字化转型进展缓慢。但在接下来的两年中，向数字孪生的转变可能会成为早期主流并推动行业向前发展，因此该行业的首席信息官和高管应密切关注这些发展，并制定自己的数字孪生战略，以最好地解锁他们的潜力。
　　
　　编辑：Harris