基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的特點(diǎn)是上下游協(xié)同多、專業(yè)種類多、數(shù)據(jù)質(zhì)量要求高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求高，因此，急需一個(gè)基于數(shù)字孿生技術(shù)的“數(shù)據(jù)管理平臺(tái)”對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、交付、資產(chǎn)運(yùn)維過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，對(duì)數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行有效管理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析應(yīng)用，提升項(xiàng)目管理的效率和資產(chǎn)運(yùn)維效率，降低管理成本。那么，我們就從對(duì)平臺(tái)需求、平臺(tái)分類與區(qū)別、平臺(tái)工作模式、選擇平臺(tái)的核心指標(biāo)幾個(gè)維度來幫大家一起梳理和探究下其中的奧秘。

數(shù)據(jù)作為一種新型生產(chǎn)資料，也是數(shù)字化企業(yè)的重點(diǎn)管理對(duì)象。作為一個(gè)承載數(shù)據(jù)的管理平臺(tái)需要具有符合企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)字化需求的能力，而不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的輕量化展示平臺(tái)。

基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)涉及環(huán)節(jié)多，不同用戶在不同階段對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)的要求也不盡相同，此處我們也從不同角度分析和歸納下他們的需求。

• 對(duì)不同類型、格式數(shù)據(jù)的兼容能力

• 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性

• 數(shù)據(jù)變更的管控能力、發(fā)布機(jī)制

• 基于Web的數(shù)據(jù)協(xié)同和溝通

• 基于三維可視化的瀏覽、測(cè)量、交流等功能性需求

• 數(shù)據(jù)權(quán)限控制顆粒度

• 數(shù)據(jù)安全

 02 BIM+GIS+IoT的數(shù)字孿生需求

數(shù)字孿生的核心還是動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用與計(jì)算分析、虛實(shí)場(chǎng)景映射與互操作，不同顆粒度的時(shí)空數(shù)據(jù)如何呈現(xiàn)等，因此在選擇平臺(tái)時(shí)，主要會(huì)關(guān)注下列指標(biāo)：

• 支持多種BIM與GIS數(shù)據(jù)融合

• 工程數(shù)據(jù)在GIS場(chǎng)景中的存儲(chǔ)組織方式

• 三維空間網(wǎng)格劃分

• 支持IoT協(xié)議種類

• 是否可以實(shí)現(xiàn)IoT與BIM的自動(dòng)匹配

• 基于Web的可視化IoT點(diǎn)位布置

• 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集頻率

• 海量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力

• 數(shù)據(jù)安全

 03 數(shù)字化交付的需求

現(xiàn)在，越來越多的業(yè)主意識(shí)到數(shù)字化交付的價(jià)值和意義。數(shù)字化交付后，可以滿足后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需求。所以，業(yè)主會(huì)要求設(shè)計(jì)院或總包方把竣工數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)移交的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楹罄m(xù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)所需的資產(chǎn)數(shù)據(jù)。此時(shí)，通常會(huì)關(guān)注下列指標(biāo)：

• 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和完整性

• 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，比如與圖紙、廠家資料的關(guān)聯(lián)

• 數(shù)據(jù)精細(xì)度是否能滿足運(yùn)維階段的使用需求

• 數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性，是否能方便地自定義一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，持續(xù)增加數(shù)據(jù)

• 數(shù)據(jù)格式是否遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如IFC等，或業(yè)主指定的標(biāo)準(zhǔn)

• 數(shù)據(jù)平臺(tái)開放性，滿足業(yè)主后續(xù)系統(tǒng)集成、接入IoT等數(shù)據(jù)的要求

• 支持B/S架構(gòu)

• 數(shù)據(jù)平臺(tái)綜合能力，兼容不同的坐標(biāo)系、格式等

目前市面上主要有幾種相似的平臺(tái)，經(jīng)常被大家混淆 – “數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理平臺(tái)”、“游戲平臺(tái)”、“BIM+GIS可視化平臺(tái)”和“智慧應(yīng)用平臺(tái)”。從上面的需求分析可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)平臺(tái)需要滿足的是對(duì)數(shù)據(jù)的有效狀態(tài)管理、同步協(xié)同，在對(duì)數(shù)據(jù)瀏覽的同時(shí)，需要數(shù)據(jù)分析計(jì)算，以及確保數(shù)據(jù)的不斷疊加和增長(zhǎng)。那么，在平臺(tái)選擇時(shí)，我首先要甄別下這幾類平臺(tái)的區(qū)別和價(jià)值點(diǎn)。

 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和游戲平臺(tái)

對(duì)工程數(shù)據(jù)平臺(tái)來講，需要有數(shù)據(jù)引擎、圖形渲染引擎兩部分組成。為了方便工程信息協(xié)同和異地交互，一般采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)。在軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面，一般也會(huì)把數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)應(yīng)用區(qū)分開。

游戲平臺(tái)主要為游戲行業(yè)設(shè)計(jì)，常見的游戲平臺(tái)有Unity3D、CoCos2D-X等。它們更注重視覺呈現(xiàn)、聲音、碰撞等效果模擬。游戲場(chǎng)景和角度一般都是提前預(yù)設(shè)好的，有一定局限性，不能按用戶端意愿隨意調(diào)整和修改場(chǎng)景。

在數(shù)據(jù)管理能力方面，游戲平臺(tái)只支持模型幾何數(shù)據(jù)的管理和展示，對(duì)于工程屬性、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)沒有管理能力，更沒有語(yǔ)義信息。而數(shù)字孿生數(shù)據(jù)平臺(tái)最強(qiáng)大的能力就是對(duì)多維工程數(shù)據(jù)的管理能力，包括準(zhǔn)確性、及時(shí)性、可擴(kuò)展性、關(guān)聯(lián)性等，支持分空間、分系統(tǒng)、分物項(xiàng)等維度組織數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)變更和狀態(tài)管理有嚴(yán)格的控制，并且數(shù)據(jù)都可計(jì)算、可追溯。

在圖形與渲染方面，兩種有共通之處，但也存在很大區(qū)別。游戲平臺(tái)多以自由曲線結(jié)合光影、貼圖的方式來達(dá)到模型逼真的效果，無法為工程項(xiàng)目提供可靠的工程信息，用于后續(xù)的業(yè)務(wù)工作。但數(shù)據(jù)平臺(tái)則是以厘米級(jí)精確的工程數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，如圖1所示，包括精確的坐標(biāo)、工程信息、語(yǔ)義等，構(gòu)建出3D數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)構(gòu)件化、對(duì)象化、層級(jí)化管理，可直接指導(dǎo)施工、運(yùn)維等工程業(yè)務(wù)執(zhí)行。這也是為什么諸如3DMax、Maya等游戲和影視制作工具不適合用于構(gòu)建工程模型的原因。

圖1 工程數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和BIM+GIS可視化平臺(tái)

BIM+GIS可視化平臺(tái)主要是實(shí)現(xiàn)了模型輕量化展示、BIM在GIS場(chǎng)景中的手動(dòng)定位、在可視化場(chǎng)景中打數(shù)據(jù)標(biāo)簽。但對(duì)于數(shù)字孿生來說，沒有解決動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)融合，三維空間網(wǎng)格化、數(shù)據(jù)可持續(xù)維護(hù)更新的問題，并且不具有工程數(shù)據(jù)計(jì)算分析的能力。

符合數(shù)字孿生“價(jià)值觀”的數(shù)據(jù)平臺(tái)，需要以BIM數(shù)據(jù)模型為核心，具備與其他外部系統(tǒng)快速對(duì)接的能力，包括：兼容主流的GIS和IoT平臺(tái)等，真正在數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)融合與互相映射。同時(shí)，平臺(tái)上的數(shù)據(jù)必須是“活的”、“可流動(dòng)的”，僵尸數(shù)據(jù)只能用于一次性展示，無法幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理的目標(biāo)。

當(dāng)然BIM+GIS可視化平臺(tái)可以滿足一些大屏展示類需求，但是如果企業(yè)想真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，那么在選擇平臺(tái)時(shí)需要認(rèn)真思考下列問題：

• 數(shù)據(jù)是否需要持續(xù)更新、修改?

• 是否需要對(duì)數(shù)據(jù)版本、狀態(tài)變化進(jìn)行管控?

• 數(shù)據(jù)的發(fā)布機(jī)制是什么?

• 是否需要記錄全過程、歷史數(shù)據(jù)?可追溯?

• 未來數(shù)據(jù)是否需要復(fù)用、協(xié)同?

• 是否有數(shù)據(jù)安全的要求?

  數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和智慧應(yīng)用平臺(tái)

各類智慧應(yīng)用平臺(tái)一般都是針對(duì)某些特定的應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)在這個(gè)場(chǎng)景下的智慧應(yīng)用，他更關(guān)注的是功能實(shí)現(xiàn)層面，而不是底層數(shù)據(jù)管理。這類平臺(tái)會(huì)受場(chǎng)景的極大限制，以至于企業(yè)最后發(fā)現(xiàn)建設(shè)了一大推橫向業(yè)務(wù)系統(tǒng)，相互打不通，信息孤島嚴(yán)重，數(shù)據(jù)多頭管理且經(jīng)常不一致。而數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的特點(diǎn)是以數(shù)據(jù)治理為源頭，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)各類場(chǎng)景的業(yè)務(wù)流程，保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，并可同時(shí)支撐多個(gè)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的需求。

所以，在選擇平臺(tái)時(shí)一定要想清楚我們對(duì)平臺(tái)的目標(biāo)定位到底是什么，是只需要滿足一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的縱深式應(yīng)用平臺(tái)?還是一個(gè)可以惠及各類場(chǎng)景的數(shù)據(jù)型管理平臺(tái)?

如果我們將需求定位在數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，即對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)進(jìn)行全生命周期的數(shù)據(jù)管理的話，我們就需要依據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的工作流程來確定數(shù)據(jù)平臺(tái)的職能和作用，也就決定了平臺(tái)的工作機(jī)制。

時(shí)刻保證數(shù)據(jù)正確性的機(jī)制

對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)制定必要的數(shù)據(jù)規(guī)范，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)入時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行有效性驗(yàn)證，確保輸入數(shù)據(jù)的基本質(zhì)量。在業(yè)務(wù)早期即識(shí)別出和過濾掉低質(zhì)量的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的多源數(shù)據(jù)協(xié)同、集成打好基礎(chǔ)，同時(shí)也把由于數(shù)據(jù)導(dǎo)致的業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

海量數(shù)據(jù)自動(dòng)化、智能化處理流程

未來的人工成本越來越高，在面對(duì)海量的工程數(shù)據(jù)時(shí)，不能再依靠大量的手工操作來實(shí)現(xiàn)低腦力消耗、高重復(fù)性的數(shù)據(jù)采集和維護(hù)工作。平臺(tái)需要提供更多的智能化數(shù)據(jù)處理流程和方法，比如：海量IoT點(diǎn)位和BIM的綁定、BIM和GIS模型的對(duì)齊等，從而提升整體工作效率、降低人工原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)錯(cuò)誤，真正解放生產(chǎn)力。

追蹤數(shù)據(jù)狀態(tài)變化、持續(xù)更新機(jī)制

在全生命周期管理過程中，數(shù)據(jù)在不同階段都可能會(huì)發(fā)生變化和更新，因此數(shù)據(jù)平臺(tái)需要一種能記錄多版本、不同狀態(tài)數(shù)據(jù)的能力。當(dāng)數(shù)據(jù)需要更新時(shí)，一般可視化平臺(tái)或游戲平臺(tái)會(huì)用新數(shù)據(jù)直接覆蓋掉舊數(shù)據(jù)，這種方式非?？膳?，即沒有留痕，同時(shí)也會(huì)間接掩蓋項(xiàng)目執(zhí)行過程中的問題。更重要的是，數(shù)字孿生需要記錄事物每一個(gè)發(fā)展過程，建立數(shù)據(jù)相冊(cè)，以便未來能對(duì)過去和現(xiàn)在進(jìn)行對(duì)比分析，所以數(shù)據(jù)管理平臺(tái)還應(yīng)該能支持回溯、還原到任意時(shí)間點(diǎn)的孿生場(chǎng)景。

建立數(shù)據(jù)協(xié)同和發(fā)布制

基礎(chǔ)設(shè)施類項(xiàng)目的特點(diǎn)就是參與方多、協(xié)同多，在全生命周期中，不同角色會(huì)在不同階段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建、修改、分析，因此對(duì)數(shù)據(jù)的安全訪問需要有嚴(yán)格的授權(quán)機(jī)制。不同的業(yè)務(wù)責(zé)任人對(duì)相應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也具有同等的責(zé)任，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，能通過平臺(tái)及時(shí)把變更信息推送或發(fā)布給數(shù)據(jù)使用方，確保數(shù)據(jù)使用者能第一時(shí)間掌握準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，避免使用“過時(shí)”的數(shù)據(jù)開展業(yè)務(wù)工作。

綜上所述，我們?cè)谶x擇數(shù)字孿生數(shù)據(jù)平臺(tái)時(shí)，首先應(yīng)該關(guān)注下列關(guān)鍵指標(biāo)，其次再是功能和性能維度的指標(biāo)：

• 支持基于web的跨平臺(tái)協(xié)同環(huán)境，而不是一個(gè)插件式軟件。

• 支持多源異構(gòu)的構(gòu)件級(jí)BIM和GIS數(shù)據(jù)解析和轉(zhuǎn)換，可脫離設(shè)計(jì)工具使用。

• 具備數(shù)據(jù)及其變更的管控流程和能力，有數(shù)據(jù)版本控制，可追溯數(shù)據(jù)的變化，可實(shí)現(xiàn)不同歷史時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

• 具有數(shù)據(jù)配置管理能力，可以讓業(yè)務(wù)人員方便地維護(hù)和更新數(shù)據(jù)。

• 具備BIM、GIS和IoT的數(shù)據(jù)級(jí)融合能力。

• 具備BIM與GIS、IoT自動(dòng)匹配或?qū)R能力。

• 提供豐富的數(shù)據(jù)服務(wù)API，支持用戶二次擴(kuò)展開發(fā)。

• 數(shù)據(jù)平臺(tái)自主、安全、可控。

行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是件非常復(fù)雜且系統(tǒng)性的工程，絕非一朝一夕能完成，但選好一個(gè)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理平臺(tái)是其中至關(guān)重要的一步。