中國工程精英領航基建智能化
——2023縱覽基礎設施大會暨光輝大獎賽觀察（上篇）

■ 吳付標

數字化方興未艾，智能化已呼嘯而來。

2023年10月，Bentley在新加坡召開了一年一度的全球“縱覽基礎設施大會暨光輝大獎賽”。在現場，筆者從大會的演示中、決賽入圍選手激烈的角逐中、與國內外工程界精英的深度交流中，感受著撲面而來的AI氣息。

基礎設施數字化光輝大獎賽由獨立的評委會評選，被譽為全球的行業奧斯卡，旨在表彰基礎設施數字化進步所取得的成就。2023光輝大獎賽決賽入圍項目中，高達64%的項目采用了數字孿生這樣領先的數字化技術，這不僅印證了數字孿生技術正成為主流，也表明基礎設施數字化正在邁上人工智能時代的新臺階。

今年，來自51個國家和地區的235個組織提交了300多個參賽項目，12個獨立評委會從中評選出了12個獎項類別的36個決賽入圍項目，其中7個中國項目入圍決賽，成為此次入圍項目最多的國家。

在臺上臺下的分享中，中國工程數字化精英所展現的智能化抱負觸動著我與眾多的與會者。他們借力數字化設計、數字孿生等新技術設計數據模型，打通數據孤島，實現數據流通，激發數據價值，繪制出數字化創新的瑰麗場景：“智慧三峽”在展開全新畫卷；赤壁古戰場成為數字國網勝地……

當“智慧三峽”的畫卷展開

在三峽大壩，有一種神奇體驗，那就是乘坐垂直升船機。大壩上下游水位的最大落差達113米，船舶乘垂直升船機過壩被游客譽為“坐電梯”。三峽升船機可容納一艘3000噸級船舶，是世界上規模最大、技術含量最高的垂直升船機。

三峽升船機停航檢修的難度和精細度可想而知，如今，三峽升船機通過BIM建模、可視化和智能有限元分析，提升了數字化運維能力，得到了三峽樞紐局的高度評價，而這正是本次入圍光輝大獎賽決賽的“基于數字孿生的水電工程數字資產管理”項目所展現的成果之一。

為加速邁向智慧三峽，全球最大的水電開發運營企業——中國長江三峽集團有限公司和中國領先的清潔能源集團加速了數字化進程。三峽集團上海勘測設計研究院有限公司副總工程師兼智慧工程研究院總工程師梁暉說，集團分管副總經理部署了系列科研項目，其中，就包括“基于數字孿生的水電工程數字資產管理”項目。

梁暉說：“本項目依托于三峽集團兩座巨型水電站進行，從已建成和在建中水電工程兩個不同的角度來研究和創建水電工程資產全生命周期數字化管控體系，并綜合運用數字孿生、多層數據倉庫、云計算等技術來試點建設水電工程數字資產。”

試點建設水電數字資產的兩座巨型水電站，其總工程投資分別達到了500億元人民幣和2000億元人民幣，工程體量龐大，挑戰重重。

在存在巨量工程數據的情況下，如何創建一套完整的水電工程數字資產管控體系？項目團隊利用“.dgn”格式良好的數據兼容和數據支撐能力以及協同管理平臺ProjectWise，實現了統一水電工程數字資產管控體系創建的突破。

面對大規模、多類別實體對象進行虛擬重構并完成數據協調，如何最終形成可靠工程數字底座？項目團隊根據不同專業的特點，分別利用MicroStation、OpenPlant等專業建模軟件成功建立了兩座巨型水電站的數字化模型，總計完成近200萬個構件的數字化建模，并借力ProjectWise進行數據共享和管理，保證了原始數字底座的準確性。

應對多層級、多維度、大量級數據應用需求，如何保證數據的支撐及服務能力？項目團隊利用數字孿生平臺iTwin實現了多模型融合，并成功在iTwin平臺上實現了百萬構件級模型的輕量化整合，使巨型水電站數字化資產的完整可視化展示成為可能。

目前，該科研成果的推廣取得了卓越績效。如今，三峽集團和上海院已經有了更大的抱負，計劃將該水電工程數字資產管理體系推廣到更多的三峽巨型電站以及長江干流上的六座水電站，并繼續擴展到抽水蓄能電站。

“項目計劃通過建立工程對象數字信息模型，將工程設計、建設和運維期不同系統間孤立的、分散的信息進行整合關聯，并攜手三峽集團大數據平臺與數字檔案館，實現三維模型、結構化數據和非結構化數據在三大平臺中的互聯互通，共同構成與物理工程對應的數字底座，以共享各類數據服務，為后續三峽集團內‘BIM+’智慧化應用打下數據基礎。”梁暉說道。

當赤壁成為數字國網勝地

湖北赤壁聞名古今。這里曾經是三國周瑜擊敗曹操、卷起千堆雪的古戰場，也是宋代大文豪蘇軾留下《念奴嬌·赤壁懷古》《赤壁賦》的文旅勝地，這里還有著良田萬頃。

在此地設計、建造一座500千伏湖北省重點變電站工程，面臨著諸多挑戰。變電站要與歷史故地的文化感契合，并保護農業生態環境，無疑增加了設計難度和成本。變電站建設是在疫情期間，對進度控制有很高的要求。湖北省電力規劃設計研究院數字化分公司總經理蔡思說：“我們利用完整的Bentley數字化解決方案，在規劃選址、實景建模、三維模型、施工管理、成本控制和后期運維等方面，都取得了很大的成效。” 該項目榮獲2023輸配電類別光輝大獎。

項目團隊過去曾經嘗試使用過其他BIM技術，有一些不盡如人意之處。例如，復雜的電氣設備難以實現精細化建模；圖形平臺承載能力難以滿足工程大量復雜模型的要求。

蔡思說，在項目建設過程中，項目團隊系統采用了Bentley解決方案，并進行了一系列創新，其中包括電纜精細化設計、基于GIM技術的4D數字化施工方法、設備三維安裝模擬、VR模擬以及AR技術應用、變電站數字孿生技術應用等，并將最終三維設計成果移交給業主單位，實現工程數字化設計成果在工程全生命周期的應用。

項目團隊通過采用包括ContextCapture、ProjectWise等Bentley公司協同設計完整解決方案，進行設計模型與現場環境的融合，通過各專業協同工作模式，完成了優秀的設計方案。基于三維模型提取工程量進行成本核算，為工程造價精準管控提供了數據支撐，打破了技經與設計等多方的數據壁壘。

該項目深度使用了SYNCHRO4D技術，在施工階段進行建造數據梳理、基于BIM的進度編制、進度可視化、施工進度跟蹤管理、進度變更/優化管理、信息共享；創新的制作了3DPDF三維模型集成動態施工模擬，施工人員無需安裝專業三維軟件，使用PDF閱讀軟件即可方便地進行三維模型查看、屬性查看、施工方法動態查看等，提高了施工交底的效率，一定程度上縮短了施工工期。

基于精細化的數字化設計成果，后續可以搭建赤壁500千伏變電站全3D數字孿生模型，在原控制系統的基礎上，建立變電站實時視頻監視、全站消防系統狀態感知、消防系統遠程控制、站內人員定位追蹤等。

該項目的數據價值還將繼續釋放。蔡思說：“赤壁500千伏變電站工程是湖北省重點變電站工程，數字化設計成果也將持續應用在工程運維階段。”

當2023成為基礎設施智能化的“開創年”

中國用戶的數字化創新和抱負給Bentley首席運營官Nicholas Cumins留下了深刻印象。他說：“中國在擁抱數字化，中國用戶的數字化進程讓我興奮。他們將數字化從設計推進到了建造和運維。從今年入圍光輝大獎賽的項目中，我們看到越來越多用戶從設計到運維端都在激發數據價值。”

Nicholas Cumins談到，中國是一個巨大的市場，尤其在基礎設施領域。Bentley作為基礎設施軟件供應商，非常重視中國市場。我們也認識到中國市場的特殊性，采用獨特的戰略來服務中國用戶。在進入中國之初，Bentley在中國就配備了本地化的研發團隊，重點解決全球化產品和中國本地客戶的需求差異問題，這件事情還會持續做。最近，我們還在中國成立了合資企業，利用Bentley的技術和合作公司的研發能力，提供本地化的產品。

Nicholas Cumins說：“為了更好、更快地響應中國市場的需求，我們在組織架構上做了特殊安排。我們在2023年6月1日任命李旭東為新的中國區總經理，全面領導Bentley在中國的所有業務，包括近期成立和未來可能成立的合資企業。他在中國推進企業軟件‘本土化’方面的經驗，將為 Bentley 在中國的前瞻性優先戰略發揮關鍵作用。這也是Bentley絕無僅有的組織架構設計，以便更好地服務中國。中國的基礎設施工程規模和數字化進步在業界是獨一無二的，值得采用獨特的市場拓展策略，中國市場值得我們期待。”

在中國工程數字化精英一路疾行的同時，國外同行也在奮勇爭先。國際工程、管理及發展顧問公司Mott MacDonald 2022年還在談數字化構件庫，2023年就已經在推動AI輔助設計了。全球性基礎設施綜合服務企業AECOM在其2023年提交的項目中，已經在用巖土數據來訓練AI模型。制造大廠韓國現代則用Bentley的STAAD結構分析軟件數據來訓練AI模型，以改進鋼結構的設計。

Bentley公司在縱覽基礎設施大會上表示，2023年是基礎設施智能化的“開創年”。在智能化的大潮中，數據互聯，萬物生長。智能世界中的玩家都會找到新的增長曲線，不論他們是軟件公司、工程企業，還是業主與運營商。