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本文作者
Bentley 軟體公司
進階技術經理
趙順耐
大資料、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作方式，資訊技術的急速發展，和資料量爆炸式增長，改變了整個社會傳統的運作方式。人類與資訊技術的關系，也發生了諸多的變化。
人類與資訊的關系發生了變化
| 1 | 大資料、人工智能與雲技術 化 |
傳統多人共享有限的資訊資源的模式，随着硬體價格的降低，這一狀況發生了改變。每個人擁有的資訊資源急劇增加，擷取資訊也更加地容易。這個過程也是資料量急劇增加的過程，當然，資訊資料量帶來的需求也急劇的增加，超出了個人的範疇。例如，超運算、巨量資料安全存儲等。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，我們就需要一種資訊資源(計算、存儲、協作)集中管理、按需配置設定的模式，應對資訊社會帶來的挑戰，這就是雲工作模式。在雲工作模式下，資訊計算資源、存儲空間被集中管理，按需配置設定，動态平衡。
為何需要雲技術
雲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。大資料、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資料，每一個工程對象，都已經賦予了資訊，成為組成大資料的基本機關。一根柱子、一個水泵、一個橋梁、一條清單定額、一條運作記錄都成為一條條的資料。通過人工智能的專家決策系統，可以對這些資料進行挖掘、分析、應用，進而産生更多有用的資訊，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“資訊”與其他的對象進行“聯接”，這應該就是“物聯網”的意義所在。這是大資料的資訊來源，通過人工智能技術對資料進行挖掘、整理，進而産生更大的價值。當然，這裡的BIM(Building Information Modeling)已經不能被簡單的局限在建築 (Building) 的範疇，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。
資料的産生、确認、移交、應用、更新的過程，在雲技術背景下，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。
雲技術帶來的新機遇
是以，BIM面對的基礎設施行業，大資料、人工智能提供了雲工作模式的基礎，我們需要通過數字化的工作流程，将全生命周期内的各個環節、各種角色、各種标準協作起來，才能真正發揮雲技術的優勢。
| 2 | CDE通用互連的資料環境 |
大資料、人工智能、數字化的工作流程，組成了基礎設施行業的雲技術應用。這就是CDE的概念 Common Data Environment (通用資料環境)，也有一種解釋是 Connected Data Environment (互連資料環境)。這兩種解釋都沒有什麼問題，都描述了雲技術背景下，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，我們首先确認的是資料的工作環境是不是連接配接的，是不是協作的，是不是可以在全生命周期流動的，是否可以用正确的工具建立。每個人、每個專業、每個環節，都不是孤立的，而是被動态連接配接、實時協作的過程。
是以，在CDE的工作模式下，資訊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，實作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。
資訊的建立和利用
為了實作這樣的工作模式，CDE需要三個方面的支援：數字化環境、數字化元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，以及後期的資産設施，都是數字化的、真實的。
數字化環境
數字化的元件是指，我們需要對所有的對象進行單元化、資訊化并雲端管理。對象間建立關聯關系，表述實際狀況。
數字化元件
數字化工作流程是指，在全生命周期的過程中，通過自動化、資料化的方式，優化原有的配合模式，提高整體效率。
數字化工作流程
| 3 | 如何實作數字化 |
從前面可以知道，如果實作數字化，就是讓CDE環境高效率運作，也是實作數字化環境、數字化元件、數字化工作流程的過程。同時，也需要底層技術架構的支援。
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作數字化的環境：實景模組化和數字化工程模型。
利用航拍、無人機、點雲等實景資料，通過實景模組化的方式形成“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“實體”模型還不存在，或者隻是存在于一部分(施工過程中)。而實景模型可以将原始的周圍環境、施工過程中的狀态，準确的記錄下來。通過與數字工程模型結合，将“虛拟”和“現實”連接配接起來。
Bentley 實景模組化技術
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
我們可以将實景模型根據應用需求，進行再處理，例如，将實景模型通過人工智能技術識别為不同的BIM對象，然後進行後期的應用。
對實景模型進行識别
3.2 數字化元件
BIM是基礎設施行業中的大資料，資料以元件作為基本機關進行組織。然後元件進行連接配接，才會形成互聯的資料。
這裡的元件，不僅僅是指一個資訊模型，而是指全生命周期裡的資料組織機關。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“數字化元件”的類型之一，他們共同組成了“資料模型”。
資料模型
這些元件應該被統一的管理，被動态的更新。對于我們最常用的三維資訊模型來講，也是如此，它是由多個專業組成，被應用在全生命周期，需要基于雲技術來統一管理。
數字化元件管理
基于雲的數字化元件管理
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，就像大資料、人工智能、專家系統、虛拟現實等，使傳統需要人為參與的過程，實作自動化處理。基于資料的協同，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”的方式來實作資訊的傳遞。
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，将三個環節融合起來，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确認。
數字化工作流程
在下面的案例中，通過實景模組化數字化手段，擷取勘測資料，然後通過數字化元件技術從标準庫中選擇合适的元件，快速形成設計方案。通過元件的豐富資訊和模拟手段，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。
勘測資料+實景模型=數字化環境
利用數字化元件，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
捕捉實景資料
實景資料處理
生成施工現場實時模型，與設計模型對比
相同地，也可以将數字化工作流程應用在後期的運維和裝置檢測上。
數字化運維案例
3.4 數字引擎支援 iModel 2.0
大資料、人工智能以及數字化的工作流程，底層都需要一個“資料引擎”作為支撐。數字化的工作流程，是資料的流動，而資料流程過程當中，我們需要保證資料統一、可信以及易取。我們需要一套資料引擎來運作在雲上，以保證我們确實能夠得到我們的業務回報。
數字化工作流程對資料引擎的要求
在 Bentley BIM 解決方案提供的數字化工作流程裡，我們使用 iModel 2.0 來建立資料引擎，如下圖所示。
Bentley iModel 2.0資料引擎
在這個“資料流”裡，無論是 Bentley 的軟體還是第三方的軟體，首先要解決專業的協作，這裡用到的是 ProjectWise，在此基礎上，通過 iModel Bridge 工具實作資料的統一 (Alignment)。資料以項目的方式被記錄在 iModelHub 裡，這類似于一個“資料銀行”，通過它可以将項目過程中的資料記錄下來，使資料可追溯、可信賴。其他的各種應用可以與這個“資料銀行”進行通信，非常容易的解決了資料擷取的問題。
當然在此架構下，有角色、權限、資料級管理的設定，來保證資料的統一、可信和易取。
邁向數字化
綜上所述，在大資料和人工智能的背景下，對于基礎設施行業來講，我們需要建立以資料為核心的數字化工作流程。通過數字化環境、資料化元件以及底層的資料管理引擎，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品質發展論壇”上做的《大資料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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