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本文作者

Bentley 軟件公司

高級技術經理

趙順耐

大數據、人工智能以及與之相伴相生的物聯網已經成為現代社會的運行方式，信息技術的急速發展，和數據量爆炸式增長，改變了整個社會傳統的運行方式。人類與信息技術的關系，也發生了諸多的變化。

人類與信息的關系發生了變化

1	大數據、人工智能與云技術 化

傳統多人共享有限的信息資源的模式，隨著硬件價格的降低，這一狀況發生了改變。每個人擁有的信息資源急劇增加，獲取信息也更加地容易。這個過程也是數據量急劇增加的過程，當然，信息數據量帶來的需求也急劇的增加，超出了個人的范疇。例如，超運算、巨量數據安全存儲等。與此同時，摩爾定律也遇到了瓶頸，個人電腦的運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(計算、存儲、協作)集中管理、按需分配的模式，應對信息社會帶來的挑戰，這就是云工作模式。在云工作模式下，信息計算資源、存儲空間被集中管理，按需分配，動態平衡。

為何需要云技術

云技術已經應用到了人類社會的方方面面，這也包括與我們人類生活密切相關的基礎設施行業。大數據、人工智能技術也越來越深入地應用到基礎設施行業全生命周期的各個階段。

BIM其實就是基礎設施行業的大數據，每一個工程對象，都已經賦予了信息，成為組成大數據的基本單位。一根柱子、一個水泵、一個橋梁、一條清單定額、一條運行記錄都成為一條條的數據。通過人工智能的專家決策系統，可以對這些數據進行挖掘、分析、應用，從而產生更多有用的信息，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”與其他的對象進行“聯接”，這應該就是“物聯網”的意義所在。這是大數據的信息來源，通過人工智能技術對數據進行挖掘、整理，從而產生更大的價值。當然，這里的BIM(Building Information Modeling)已經不能被簡單的局限在建筑 (Building) 的范疇，這種數字化的工作方式，已經被應用到基礎設施行業的全生命周期中。

數據的產生、確認、移交、應用、更新的過程，在云技術背景下，已經發生了很多的變化，也給基礎設施行業帶來了很多的機遇，這就是數字化的工作流程。

云技術帶來的新機遇

所以，BIM面對的基礎設施行業，大數據、人工智能提供了云工作模式的基礎，我們需要通過數字化的工作流程，將全生命周期內的各個環節、各種角色、各種標準協作起來，才能真正發揮云技術的優勢。

2	CDE通用互連的數據環境

大數據、人工智能、數字化的工作流程，組成了基礎設施行業的云技術應用。這就是CDE的概念 Common Data Environment (通用數據環境)，也有一種解釋是 Connected Data Environment (互連數據環境)。這兩種解釋都沒有什么問題，都描述了云技術背景下，基礎設施行業的應用場景。

Bentley 基于CDE的BIM解決方案

在CDE的工作模式下，我們首先確認的是數據的工作環境是不是連接的，是不是協作的，是不是可以在全生命周期流動的，是否可以用正確的工具創建。每個人、每個專業、每個環節，都不是孤立的，而是被動態連接、實時協作的過程。

所以，在CDE的工作模式下，信息首先需要具備移動化的特性，可以在數字化的工作流程中被重用，通過一些邏輯定義，實現數字化工作流程的自動化。這是CDE的核心，也是數字化工作流程的效率提升所在。

信息的創建和利用

為了實現這樣的工作模式，CDE需要三個方面的支持：數字化環境、數字化組件和數字化工作流程。

數字化環境是指，整個項目團隊可以在一個真實的基礎設施環境中進行工作，無論是前期的勘測環境，還是設計過程中的數字模型，以及后期的資產設施，都是數字化的、真實的。

數字化環境

數字化的組件是指，我們需要對所有的對象進行單元化、信息化并云端管理。對象間建立關聯關系，表述實際狀況。

數字化組件

數字化工作流程是指，在全生命周期的過程中，通過自動化、數據化的方式，優化原有的配合模式，提高整體效率。

數字化工作流程

3

如何實現數字化

從前面可以知道，如果實現數字化，就是讓CDE環境高效率運行，也是實現數字化環境、數字化組件、數字化工作流程的過程。同時，也需要底層技術框架的支持。

我們以 Bentley CDE 環境為例來說明它是如何工作的。

基于全生命周期的CDE互連工作環境

3.1 數字化環境

我們可以通過兩種方式來實現數字化的環境：實景建模和數字化工程模型。

利用航拍、無人機、點云等實景數據，通過實景建模的方式形成“實景模型”。從某種意義上講，我們在設計、施工階段建立數字工程模型時，現實中的“物理”模型還不存在，或者只是存在于一部分(施工過程中)。而實景模型可以將原始的周圍環境、施工過程中的狀態，準確的記錄下來。通過與數字工程模型結合，將“虛擬”和“現實”連接起來。

Bentley 實景建模技術

2017年Be創新獎實景+數字模型案例：

安德森公路采石場擴建

CEDD-AECOM-倬立資訊方略管理有限公司

我們可以將實景模型根據應用需求，進行再處理，例如，將實景模型通過人工智能技術識別為不同的BIM對象，然后進行后期的應用。

對實景模型進行識別

3.2 數字化組件

BIM是基礎設施行業中的大數據，數據以組件作為基本單位進行組織。然后組件進行連接，才會形成互聯的數據。

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

數據模型

這些組件應該被統一的管理，被動態的更新。對于我們最常用的三維信息模型來講，也是如此，它是由多個專業組成，被應用在全生命周期，需要基于云技術來統一管理。

數字化組件管理

基于云的數字化組件管理

3.3 數字化工作流程

某種程度講，BIM關注的基礎設施全生命周期是由多個數字化的工作流程組成的。在每個工作流程中，相關的角色利用數字化的技術來協同工作。由于數字化技術的應用，就像大數據、人工智能、專家系統、虛擬現實等，使傳統需要人為參與的過程，實現自動化處理。基于數據的協同，也可以使整個過程變得更加高效。

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

傳統工作流程

數字化工作流程，從兩個方面來提高效率。第一方面是，根據數字化流程協同的特點，將三個環節融合起來，更加優化的考慮整個項目的效率。第二方面是，各個角色之間通過數字化的方式進行交流和確認。

數字化工作流程

在下面的案例中，通過實景建模數字化手段，獲取勘測數據，然后通過數字化組件技術從標準庫中選擇合適的組件，快速形成設計方案。通過組件的豐富信息和模擬手段，可以快速的優化設計方案。這就是數字化工作流程帶來的效率提高。

勘測數據+實景模型=數字化環境

利用數字化組件，快速布置方案

數字化流程快速通過成本、工程量對比優化方案

同樣地，在施工階段也可以利用數字化工作流程來提高效率。

規劃實景拍攝路徑

捕捉實景數據

實景數據處理

生成施工現場實時模型，與設計模型對比

相同地，也可以將數字化工作流程應用在后期的運維和設備檢測上。

數字化運維案例

3.4 數字引擎支持 iModel 2.0

大數據、人工智能以及數字化的工作流程，底層都需要一個“數據引擎”作為支撐。數字化的工作流程，是數據的流動，而數據流程過程當中，我們需要保證數據統一、可信以及易取。我們需要一套數據引擎來運行在云上，以保證我們確實能夠得到我們的業務回報。

數字化工作流程對數據引擎的要求

在 Bentley BIM 解決方案提供的數字化工作流程里，我們使用 iModel 2.0 來建立數據引擎，如下圖所示。

Bentley iModel 2.0數據引擎

在這個“數據流”里，無論是 Bentley 的軟件還是第三方的軟件，首先要解決專業的協作，這里用到的是 ProjectWise，在此基礎上，通過 iModel Bridge 工具實現數據的統一 (Alignment)。數據以項目的方式被記錄在 iModelHub 里，這類似于一個“數據銀行”，通過它可以將項目過程中的數據記錄下來，使數據可追溯、可信賴。其他的各種應用可以與這個“數據銀行”進行通信，非常容易的解決了數據獲取的問題。

當然在此框架下，有角色、權限、數據級管理的設定，來保證數據的統一、可信和易取。

邁向數字化

綜上所述，在大數據和人工智能的背景下，對于基礎設施行業來講，我們需要建立以數據為核心的數字化工作流程。通過數字化環境、數據化組件以及底層的數據管理引擎，才能真正的推動數字化技術在基礎設施行業的應用。

*根據在“2018 江蘇省勘察設計行業高質量發展論壇”上做的《大數據和人工智能時代下的數字化工作流》主題演講整理而成。

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總結

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