数字孪生不再是奢侈品，而是必需品

年度纵观基础设施大会（YII）2021年12月初，暨基础设施数字化光辉大奖赛颁奖大会如约而来。

中国共获得31个奖项-19个光荣大奖类别奖，22个创始人荣耀奖，可谓十全十美。

对这场由Bentley我通常从两个维度观察：一是全球数字化的新趋势，二是中国获奖项目数量和数字创新维度的变化。

在57个决赛中，绝大多数都使用了数字双胞胎技术。从与中外勘察设计院和业主的沟通中，每个人都告诉我，数字双胞胎是每个人的必然选择。

这些数字开拓者不是在创造传说中的元宇宙吗？人们普遍认为，元宇宙是一个平行的、独立于现实世界的虚拟空间，给人一种重生在第二世界的感觉，空间存在的关键是数据。

从中国西北到中国的高速铁路到英国的轨道交通，从南海的海上风电场到新加坡的国家城市，从西藏的大型水利枢纽到纽约的高速公路...数字双胞胎模型是由设计师和建筑商创建的。在不久的将来投入运行后，传感器、相机和其他导入的人、物和场数据将很快使这些双胞胎更加丰满和生动。

让我们来看看正在发生的事情，从荣获YII 四大中国项目开始于2021创始人荣耀奖。

在第一天的 2021 在线基础设施会议和基础设施数字光辉大奖赛系列活动中，22 一位创始人荣耀奖获奖者受到表彰，他们代表了对基础设施进步、/或环境和社会发展目标做出显著贡献的组织或个人。由于数字双胞胎技术的突出应用和对双碳目标等环境和社会发展的贡献，四大中国项目获奖。

谈到中国，Bentley CEO Greg中国是一个致力于基础设施工业化和数字化的好地方，中国用户在这两个方面创造了许多优秀的数字孪生案例。谈到中国荣耀奖获奖项目，创始人兼CTO Keith Bentley2018年，我去了西安。当我从那次旅行中回来时，我对中国巨大的发展感到震惊。很多时候，我们很难说服别人以新的方式工作。然而，中国人热衷于用先进的技术完成伟大的工程，令人惊讶的是，他们总能顺利完成。”

一、海油平台运营数字孪生:以更高效的投入，做原本做不到的事情

很多人会问，如何走向数字化，如何做数字孪生，难吗？关键在于路径和技术的选择。

目前，我国近海地区石油钻井平台不少于200个，海上浮式生产储卸油装置不少于18个FPSO平台，这些平台集生产、储油、卸油于一体，其远程维护任务繁重，仅运维人员乘坐直升机到运维场所就费时费力。

据中海油能发展设备技术有限公司三维可视化应用室石主任介绍，服务海油集输平台FPSO项目中，如果能够建立所有平台的实景三维室内外一体化三维模型数据，构建一个“所见即所得”的场景，即使远隔千里也能身临其境，不仅可以降低人员出海密度，还将大大提高整个海油系统各个平台的运行效率，大大提高了整个生命周期的安全性。

许多以前的尝试都没有实现，要么是工程模型，要么是逆向建模，整体体验与真实场景有很大的不同。采用了Bentley实景建模等技术后问题得到有效解决。采用无人机高分辨率多角度航空遥感技术、静态三维激光扫描技术、高分辨率视频环绕拍摄技术等核心技术收集数据Bentley ContextCapture该软件整合多源数据，形成活数字孪生模型。

石主任认为，数字孪生模型不止在于信息的传递，也在于直观的三维可视化数字表达，这个项目将数字孪生技术、海油平台与船舶工业结合，开展基于数字孪生的船舶设计、制造、运维、使用等全生命周期一体化管控，是解决目前船舶行业瓶颈问题的有效手段。

二、西十高铁综合工程数字孪生:全程数字化，树立行业标杆

在铁路工程数字化旅程成长的开始阶段，并不是每个人都充满信心，但在国内外没有成熟先例的情况下，方法总是比困难多。

中铁第一勘察设计院集团有限公司是西安至十堰高速铁路的第一个设计单位，长达250km综合采用上述铁路工程Bentley平台在广度和深度上都取得了历史性的突破。中国铁建BIM西十高铁工程实验室(中铁一院)总工程师兼技术负责人徐兴旺BIM作者总体介绍设计，面对工程复杂(山区铁路地形复杂多变，过渡衔接多)，特殊结构形式多(隧道5座10公里以上，车站设计桥梁4座，特殊桥梁5座)，BIM多标准(铁路BIM联盟颁布了13个标准)，站前站后19个专业需要同时进行所有工程设计等挑战。铁一院领导和员工齐心协力，最终用了6个月时间完成BIM正向设计，实现国内铁路工程BIM设计新突破。

怎么办？第一步是制定策略：设计始终贯彻标准是支持、模型是基础、协调是关键和数据是核心的设计理念。第二步是练好内功，从2017年开始Bentley基于平台，系统研究铁路工程BIM根据建模、绘图、数量计算、计算分析、设计协调、文件交付等需要，开发了66个软件模块。开展了13期Bentley通过软件培训，设计师可以通过Bentley平台进行项目设计。第三步是制定2019年3月以铁路为基础的标准BIM联盟标准编制了企业标准、项目标准和19项专业实施指导书BIM系统规划和研究设计。第四步是组织实施。2020年4月至2020年10月，组织生产人员近200人，全线开展BIM设计。

这种数字实践取得了许多突破：综合积极设计，所见即所得；站前站后工程同步设计，大大提高了效率；完成施工图LOD3.5精度的BIM并基于设计结果BIM图纸、计量、模型文件交付等技术应用的设计成果，建立和完善铁路工程全专业BIM技术应用技术体系和设计能力得到验证BIM联盟颁布的BIM验证了设计标准Bentley设计平台可以支撑长大的干线铁路BIM设计。

三、大丰海上风电数字孪生平台研发:设计不再是问题，智能运维正在进行

在每一波历史潮流中，潮儿总是先探索未知世界。

三峡集团上海勘测设计研究院有限公司作为江苏大丰，仍在热烈争论元宇宙的是非。H8-2#300兆瓦海上风电项目EPC总承包商已成功探索海上风电数字孪生。

2021年11月28日20时48分，随着24号风机叶轮与发电机的精确对接，江苏大丰三峡能源投资与三峡上海庭院总承包建设H8-2#300兆瓦海上风电项目完成所有风机安装，进入全容量并网发电冲刺阶段。

该项目位于江苏省大丰区毛竹沙北侧海域。场地中心离岸72公里，是中国离岸最远的海上风电场。共有38台4台.5兆瓦风机，20台6台.45兆瓦风机。该院利用Bentley的iTwin通过建立全风场，数字孪生技术BIM通过开发全生命周期海上风电数字孪生平台1，信息模型与建设期档案和属性相关，形成虚拟风场竣工电子资产.实现风电场资产系统优化管理。

智能工程研究院副院长滕燕告诉笔者，数字双胞胎技术在本项目中的应用有三个亮点。

首先，数字技术为复杂项目的设计带来了极大的便利。本项目的大部分结构都是预制的。传统的钢结构设计相对复杂。钢节点应逐一描述，采用三维数字设计，通过参数设计自动生成复杂的钢节点。使用三维模型生成二维图可以快速、良好地绘制，材料报告数据也非常详细。

二是数字孪生技术提高了设计效率。例如，海上升压站以前用过SACS分析需要重建模型，现在结合了iTwin三维模型可以直接导入数字孪生技术SACS分析对整个设计过程的开放有很大的帮助。

第三，数字孪生技术有助于整个产业链的开放。例如，建设单位特别希望设计院提供设计模型，他们以此为基础再进一步做深化，便利了设计施工一体化。在大丰项目中，上海医院将BIM技术延伸，施工BIM以模型为核心的工程施工管理平台，借助可视化技术进行施工进度管理、安全管理、质量管理、材料管理、资金管理等。未来，数字双胞胎将延伸到运维阶段。届时，动态运营数据可以通过物联网收集，与以往的工程数据集成，为不同的业务场景提供数据支持。

当我问滕燕副总裁做数字双胞胎有什么困难时，她说数字设计给我的感觉很轻松。在她的脑海中，更多的是操作阶段数据的访问、集成和服务。

四、长乐海上风电场数字化攻坚:环境技术创新、社会治理责任

就像我们很多人都会问生活的崇高意义一样，数字化不仅带来了商业价值，也带来了对行业和社会的贡献。

在狂风劲吹、海浪狂涌的台湾海峡建设海上风电场，困难有多大？可想而知！福建长乐外海海上风电场C区项目位于福州长乐以东海域，水深范围41~47m，场地中心距离约455km，该项目位于海外，没有通信信号，不能使用常规 RTK 测绘手段给测绘、设计和施工组织设计带来了巨大的挑战。

经过多年的研究，福建永福电力设计有限公司决定采用吸力筒导管架基础设施形式的创新技术电场。吸管管架的基础结构具有较高的形式价值。例如，使用的钢材较少，节省了施工时间，易于拆除，对环境友好。在设计过程中，需要准确模拟吸力筒与土壤的交互作用，同时需要考虑上导管架与下大吸力筒的设计。永福发电部海上风电中心主任游先辉说：我们的要求是高精度的结合和计算，这是我们项目最具特色的一点。实现结构技术设计、设计、施工一体化。”

许多尝试直到成功才成功Bentley三维分析建模软件为永福股份找到了突破点。Bentley海上风电行业还提供海上结构设计标准软件SACS岩土有限元分析软件Plaxis，彻底解决了风电行业常见的大型桩基设计问题，如大直径单桩桩土相互作用模拟和结构岩土一体化设计。接下来，永福股份开始设计与施工一体化，智能化运维，这些都是数字孪生技术。

该项目由创始人获得ES(D)G荣耀奖，奖励永福股份以数字创新实现可持续发展目标。海上风电场项目总装机容量500兆瓦，每年减少150吨二氧化碳排放，一系列环境与社会目标而贡献。

五、经济社会发展的长期风向，驱动着数字化的未来向好

在与Bentley CEO Greg Bentley的对话中，行业观察家、AEC ADVISORS LLC总裁Andrej Avelini说道，数字孪生不再是奢侈品，而是必需品。四大行业趋势将带来行业羽翼下的长期风向。

第一大趋势，基础设施需要修复和强化，以加强应对气候变化所需要的适应力。第二大趋势，ESG即环境、社会和治理理念将大行其道，环境处于核心，这对电力水利、市政交通、数字工厂还是所有行业都适用。第三大趋势，能源转型和各行各业的可再生和电气化以及经济的脱碳同样将重塑社会与经济。第四大趋势，数字化已来，向数据驱动的数字化技术快速地转型已经成为现实。

Greg Bentley说，基础设施的施工和运营，占全球温室气体排放总量的70%，我们的基础设施资产需要做出非同寻常的适应和改造，才能帮助减少碳排放。对于Bentley，我创造了一个新词ES(D)G，D即数字化，我们的目标是通过数字孪生解决方案赋予这一改变，助力打造面向未来的基础设施资产和组织。Bentley全球高级副总裁、北亚区总裁刘德盛谈到，我们要在内部加强新型的科技化文化，在外部通过Bentley的产品组合和服务，继续助力我们的用户推进和传播可持续发展的价值和理念。

西门子智能基础设施首席执行官Matthias Rebellius在和Greg Bentley前瞻未来的谈话中，分享了双方在欧洲合作推进数字化的成功案例，既带来了业务的增长，也打造了系列造福于环境、社会和治理的项目，包括英国的轨道交通、瑞士的食品厂、德国的公用事业单位和智慧园区。

同样地，数字化技术在中国造福于越来越多的环境与社会项目。今年入围光辉大奖的七台河桃山湖生态水利治理工程由七台河市建河投资建设管理有限公司和黑龙江省大数据产业发展有限公司投资、设计与建设，项目全长约800公里，涉及水利、市政公路桥梁和园林绿化，有四家设计单位和几十个施工队伍参与，采用统一底层数据环境进行协同设计与同步建模，实施了数字化征地拆迁、数字化梁场制造、数字化智慧建造，优化了现场施工布局，提升了项目管理效率，降低施工成本，同时保证了绿色施工，保护了环境，成功入选国家“山水田林湖草” 生态保护修复试点项目库。

负责该工程BIM总体设计的黑龙江省建设技术发展中心总经理梁旭源和他的伙伴们连续四次以不同领域项目入围纵览基础设施光辉大赛，并两次荣获大奖，如今又已着手新项目的数字化创新，为2022年数字化光辉大赛热身了。

每一个行业的创新成就，都源于一群数字化先锋砥砺前行的探索。一年一度的纵览基础设施大会，都因为一项又一项的数字化创新而益发精彩。而数字化的普及应用，将给机构带来效率的提升，给产业带来商业模式的创新，给我们每一个人带来科技赋能的美好生活。