大咖支招 | 如何選擇一款數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理平臺？

    陸一昕—— 盈嘉互聯(lián) CTO

    陸老師是盈嘉互聯(lián)技術(shù)掌門人，真正的實力大咖。具有15年基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化項目實施和產(chǎn)品經(jīng)驗，是工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化全生命周期管理業(yè)務(wù)專家。技術(shù)文章，簡明易懂，別有見解�！瓣懤蠋熜≌n堂”將不定期分享一些對行業(yè)變化、技術(shù)趨勢的思考。本期分享——如何選擇一款數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理平臺？

    任何一個行業(yè)或企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，都會面臨著打破傳統(tǒng)組織架構(gòu)、工作流程、業(yè)務(wù)模式的難題，同樣也都會面臨著如何選擇一個合適的數(shù)字化平臺的困擾。那么在基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，我們又有哪些特別之處呢?

    基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的特點是上下游協(xié)同多、專業(yè)種類多、數(shù)據(jù)質(zhì)量要求高、數(shù)據(jù)實時性要求高，因此，急需一個基于數(shù)字孿生技術(shù)的“數(shù)據(jù)管理平臺”對項目設(shè)計、施工、交付、資產(chǎn)運維過程中的數(shù)據(jù)進行管理，對數(shù)據(jù)狀態(tài)進行有效管理，對數(shù)據(jù)進行智能分析應(yīng)用，提升項目管理的效率和資產(chǎn)運維效率，降低管理成本。那么，我們就從對平臺需求、平臺分類與區(qū)別、平臺工作模式、選擇平臺的核心指標幾個維度來幫大家一起梳理和探究下其中的奧秘。

    基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)對數(shù)據(jù)平臺的要求

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

    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數(shù)據(jù)平臺的要求也不盡相同，此處我們也從不同角度分析和歸納下他們的需求。

    01、項目上下游協(xié)同的數(shù)字化需求

    基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的上下游比較多，工程數(shù)據(jù)迫切需要進行多方協(xié)同和共享，從而提升項目實施的溝通效率和準確度，我們的管理對象也會從文件轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)對象。數(shù)據(jù)在實際工程項目中每天都可能發(fā)生變化，為了讓所有項目參與方人員最及時地得到更新的數(shù)據(jù)，需要集成不同格式、不同種類的項目數(shù)據(jù)，建立一套數(shù)據(jù)及時更新維護和發(fā)布流程。因此，我們關(guān)心的核心指標有：

    對不同類型、格式數(shù)據(jù)的兼容能力

    數(shù)據(jù)的準確性和完整性

    數(shù)據(jù)變更的管控能力、發(fā)布機制

    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靜態(tài)數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用與計算分析、虛實場景映射與互操作，不同顆粒度的時空數(shù)據(jù)如何呈現(xiàn)等，因此在選擇平臺時，主要會關(guān)注下列指標：

    支持多種BIM與GIS數(shù)據(jù)融合

    工程數(shù)據(jù)在GIS場景中的存儲組織方式

    三維空間網(wǎng)格劃分

    支持IoT協(xié)議種類

    是否可以實現(xiàn)IoT與BIM的自動匹配

    基于Web的可視化IoT點位布置

    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)主意識到數(shù)字化交付的價值和意義。數(shù)字化交付后，可以滿足后期運營維護對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需求。所以，業(yè)主會要求設(shè)計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)運營維護所需的資產(chǎn)數(shù)據(jù)。此時，通常會關(guān)注下列指標：

    數(shù)據(jù)準確性和完整性

    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)精細度是否能滿足運維階段的使用需求

    數(shù)據(jù)可擴展性，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)標準，如IFC等，或業(yè)主指定的標準

    數(shù)據(jù)平臺開放性，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)平臺綜合能力，兼容不同的坐標系、格式等

    平臺分類與區(qū)別

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

    01、數(shù)據(jù)管理平臺和游戲平臺

    對工程數(shù)據(jù)平臺來講，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。在軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面，一般也會把數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)應(yīng)用區(qū)分開。

    游戲平臺主要為游戲行業(yè)設(shè)計，常見的游戲平臺有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)整和修改場景。

    在數(shù)據(jù)管理能力方面，游戲平臺只支持模型幾何數(shù)據(jù)的管理和展示，對于工程屬性、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)沒有管理能力，更沒有語義信息。而數(shù)字孿生數(shù)據(jù)平臺最強大的能力就是對多維工程數(shù)據(jù)的管理能力，包括準確性、及時性、可擴展性、關(guān)聯(lián)性等，支持分空間、分系統(tǒng)、分物項等維度組織數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)變更和狀態(tài)管理有嚴格的控制，并且數(shù)據(jù)都可計算、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。游戲平臺多以自由曲線結(jié)合光影、貼圖的方式來達到模型逼真的效果，無法為工程項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)平臺則是以厘米級精確的工程數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，如圖1所示，包括精確的坐標、工程信息、語義等，構(gòu)建出3D數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)構(gòu)件化、對象化、層級化管理，可直接指導(dǎo)施工、運維等工程業(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。

    圖片

    圖1 工程數(shù)據(jù)模型

    02、數(shù)據(jù)管理平臺和BIM+GIS可視化平臺

    BIM+GIS可視化平臺主要是實現(xiàn)了模型輕量化展示、BIM在GIS場景中的手動定位、在可視化場景中打數(shù)據(jù)標簽。但對于數(shù)字孿生來說，沒有解決動、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)維護更新的問題，并且不具有工程數(shù)據(jù)計算分析的能力。

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

    當然BIM+GIS可視化平臺可以滿足一些大屏展示類需求，但是如果企業(yè)想真正實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，那么在選擇平臺時需要認真思考下列問題：

    數(shù)據(jù)是否需要持續(xù)更新、修改?

    是否需要對數(shù)據(jù)版本、狀態(tài)變化進行管控?

    數(shù)據(jù)的發(fā)布機制是什么?

    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?

    03、數(shù)據(jù)管理平臺和智慧應(yīng)用平臺

    各類智慧應(yīng)用平臺一般都是針對某些特定的應(yīng)用場景，實現(xiàn)在這個場景下的智慧應(yīng)用，他更關(guān)注的是功能實現(xiàn)層面，而不是底層數(shù)據(jù)管理。這類平臺會受場景的極大限制，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)管理平臺的特點是以數(shù)據(jù)治理為源頭，用數(shù)據(jù)驅(qū)動各類場景的業(yè)務(wù)流程，保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，并可同時支撐多個應(yīng)用對數(shù)據(jù)的需求。

    所以，在選擇平臺時一定要想清楚我們對平臺的目標定位到底是什么，是只需要滿足一個應(yīng)用場景的縱深式應(yīng)用平臺?還是一個可以惠及各類場景的數(shù)據(jù)型管理平臺?

    數(shù)據(jù)平臺工作機制

    如果我們將需求定位在數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理平臺，即對基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)進行全生命周期的數(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)平臺的職能和作用，也就決定了平臺的工作機制。

    01、時刻保證數(shù)據(jù)正確性的機制

    對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)制定必要的數(shù)據(jù)規(guī)范，在數(shù)據(jù)準入時可自動進行有效性驗證，確保輸入數(shù)據(jù)的基本質(zhì)量。在業(yè)務(wù)早期即識別出和過濾掉低質(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)，同時也把由于數(shù)據(jù)導(dǎo)致的業(yè)務(wù)風險降到最低。

    02、海量數(shù)據(jù)自動化、智能化處理流程

    未來的人工成本越來越高，在面對海量的工程數(shù)據(jù)時，不能再依靠大量的手工操作來實現(xiàn)低腦力消耗、高重復(fù)性的數(shù)據(jù)采集和維護工作。平臺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點位和BIM的綁定、BIM和GIS模型的對齊等，從而提升整體工作效率、降低人工原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)錯誤，真正解放生產(chǎn)力。

    03、追蹤數(shù)據(jù)狀態(tài)變化、持續(xù)更新機制

    在全生命周期管理過程中，數(shù)據(jù)在不同階段都可能會發(fā)生變化和更新，因此數(shù)據(jù)平臺需要一種能記錄多版本、不同狀態(tài)數(shù)據(jù)的能力。當數(shù)據(jù)需要更新時，一般可視化平臺或游戲平臺會用新數(shù)據(jù)直接覆蓋掉舊數(shù)據(jù)，這種方式非常可怕，即沒有留痕，同時也會間接掩蓋項目執(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發(fā)展過程，建立數(shù)據(jù)相冊，以便未來能對過去和現(xiàn)在進行對比分析，所以數(shù)據(jù)管理平臺還應(yīng)該能支持回溯、還原到任意時間點的孿生場景。

    04、建立數(shù)據(jù)協(xié)同和發(fā)布制

    基礎(chǔ)設(shè)施類項目的特點就是參與方多、協(xié)同多，在全生命周期中，不同角色會在不同階段對數(shù)據(jù)進行創(chuàng)建、修改、分析，因此對數(shù)據(jù)的安全訪問需要有嚴格的授權(quán)機制。不同的業(yè)務(wù)責任人對相應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也具有同等的責任，當數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，能通過平臺及時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)使用者能第一時間掌握準確的數(shù)據(jù)，避免使用“過時”的數(shù)據(jù)開展業(yè)務(wù)工作。

    選擇平臺的核心指標

    綜上所述，我們在選擇數(shù)字孿生數(shù)據(jù)平臺時，首先應(yīng)該關(guān)注下列關(guān)鍵指標，其次再是功能和性能維度的指標：

    支持基于web的跨平臺協(xié)同環(huán)境，而不是一個插件式軟件。

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

    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，可實現(xiàn)不同歷史時間點的數(shù)據(jù)對比分析。

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

    具備BIM、GIS和IoT的數(shù)據(jù)級融合能力。

    具備BIM與GIS、IoT自動匹配或?qū)�齊能力。

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

    數(shù)據(jù)平臺自主、安全、可控。

    結(jié)語

    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，但選好一個數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理平臺是其中至關(guān)重要的一步。