在楓葉之國(guó)加拿大的旅行中，有一個(gè)特別的時(shí)刻令人難以忘懷——那就是備受矚目的一年一度基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化光輝大獎(jiǎng)賽頒獎(jiǎng)典禮。對(duì)于全球基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化領(lǐng)域而言，這不僅是一場(chǎng)盛大的聚會(huì)，更是展示創(chuàng)新成果、交流前沿技術(shù)應(yīng)用的重要平臺(tái)。
基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化光輝大獎(jiǎng)賽，由Bentley軟件公司發(fā)起，旨在表彰那些在全球范圍內(nèi)推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化進(jìn)程、提升人類生活質(zhì)量的杰出項(xiàng)目、個(gè)人和組織。這一獎(jiǎng)項(xiàng)被譽(yù)為業(yè)界“奧斯卡“。
2024年10月9日，溫哥華萬豪酒店大宴會(huì)廳內(nèi)，燈光璀璨，氣氛熱烈。來自數(shù)十個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化主管、專家，以及眾多行業(yè)媒體、分析師和Bentley高管齊聚一堂，共同期待著這一年度盛事的到來。
此次大獎(jiǎng)賽共吸引了來自數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)的組織提交的250個(gè)參賽項(xiàng)目。經(jīng)過獨(dú)立評(píng)審團(tuán)的嚴(yán)格評(píng)選，最終有36個(gè)項(xiàng)目脫穎而出，進(jìn)入決賽階段。
隨著一個(gè)又一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的頒發(fā)，中國(guó)總共贏得六項(xiàng)大獎(jiǎng)——包括四個(gè)類別獎(jiǎng)和兩個(gè)創(chuàng)始人榮耀獎(jiǎng)，再次成為獲獎(jiǎng)最多的國(guó)家。每一個(gè)項(xiàng)目都是中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的標(biāo)桿，每一項(xiàng)數(shù)字化創(chuàng)新都給我們帶來啟發(fā)。
雄安新區(qū)垃圾處理：科技賦能的“無痕設(shè)計(jì)”
在雄安新區(qū)，一座垃圾綜合處理設(shè)施正以科技賦能崛起。它不僅是雄安新區(qū)第一批啟動(dòng)的重點(diǎn)工程，也是全球首個(gè)隱藏式布置、多源固廢協(xié)同處理的固廢綜合處理工程。
該項(xiàng)目總規(guī)模達(dá)到了3060噸/天，相當(dāng)于每天處理掉一座小山丘的垃圾。更值得稱道的是，它采用“去工業(yè)化無痕設(shè)計(jì)”，將多種工業(yè)設(shè)施隱藏于地下，地上則是一座美麗的郊野公園。
中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司項(xiàng)目管理部三維設(shè)計(jì)管理室主任王朝陽表示：“由此帶來密閉空間通風(fēng)、地下物流、特殊消防設(shè)計(jì)、地下水位抗浮防滲、煙囪排放煙氣脫白、冬季冷卻塔除霧等一系列技術(shù)難題。”
該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用數(shù)字孿生技術(shù)，把設(shè)計(jì)師的設(shè)想快速轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)信息模型，將大量紛繁設(shè)計(jì)變?yōu)橹庇^的虛擬工廠。通過使用ProjectWise建立統(tǒng)一的文件協(xié)同平臺(tái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了13個(gè)專業(yè)60余人的高效協(xié)同，減少了專業(yè)間的沖突，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。使用OpenPlant Modeler突破DN50以下小管徑設(shè)計(jì)布置難題，降低施工難度.......該項(xiàng)目榮膺設(shè)施、園區(qū)和城市類別獎(jiǎng)。
渤中海上風(fēng)電A場(chǎng)址：中國(guó)速度背后的智慧創(chuàng)新
在浩瀚的渤海灣，有一片風(fēng)電場(chǎng)正以它獨(dú)特的姿態(tài)迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，這就是山東能源渤中海上風(fēng)電A場(chǎng)址項(xiàng)目。該項(xiàng)目創(chuàng)造了“五個(gè)當(dāng)年”的海上風(fēng)電建設(shè)速度：當(dāng)年規(guī)劃、當(dāng)年核準(zhǔn)、當(dāng)年開工、當(dāng)年并網(wǎng)、當(dāng)年達(dá)效。
該項(xiàng)目總投資約60億元，總裝機(jī)容量達(dá)50萬千瓦，需要建設(shè)60臺(tái)單機(jī)容量8.35兆瓦的巨型風(fēng)電機(jī)組，配套建設(shè)一座陸上集控中心，一座220kV海上升壓站。
面對(duì)緊迫的工期和復(fù)雜的挑戰(zhàn)，該項(xiàng)目總包方中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司（簡(jiǎn)稱“中南院”）引入了全生命周期數(shù)字化建造技術(shù)。
中南院工程設(shè)計(jì)院數(shù)字工程所所長(zhǎng)糜文杰說：“我們利用 Bentley 的開放式三維建模軟件和 ProjectWise 建立了協(xié)同式數(shù)字化環(huán)境、BIM 模型和數(shù)字孿生模型，并利用二次開發(fā)的軟件實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化設(shè)計(jì)、智能化工作流、集成化交付，有效支撐了跨專業(yè)、跨地域、跨周期協(xié)同需求。這種集成技術(shù)方法將設(shè)計(jì)、建模時(shí)間縮短了 30％，施工周期縮短了20％，節(jié)省成本 10％?！?/span>
而數(shù)字孿生沙盤在完成交付后，將進(jìn)一步被深化應(yīng)用于智能運(yùn)維系統(tǒng)中，使風(fēng)電場(chǎng)高度智能化，提升風(fēng)電場(chǎng)精益化管理能力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的高效運(yùn)行和維護(hù)。該項(xiàng)目奪得流程和發(fā)電類別獎(jiǎng)。
布拖換流站：“三站合一”的綠色能源夢(mèng)
在祖國(guó)的西南腹地四川涼山彝族自治州布拖縣，有一座宏偉的能源工程——布拖±800kV換流站靜靜佇立。作為白鶴灘水電站電力輸出的重要節(jié)點(diǎn)，僅需7秒就能將電能跨越千山萬水，送達(dá)2000公里外的中國(guó)東部地區(qū)。
面對(duì)復(fù)雜的地形地貌、有限的土地資源以及嚴(yán)苛的環(huán)保要求，中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司（簡(jiǎn)稱“西南院”）項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)迎難而上，利用Bentley Substation軟件開展總平面方案優(yōu)化，提出換流站“三站合一”建設(shè)方案，即2個(gè)送端換流站和1個(gè)500kV變電站同址合建。合建方案提出了合建站共用設(shè)備設(shè)施方案，節(jié)省工程投資3.2億元人民幣。合建方案還縮短了各種管（溝）道、線纜占地，換流站縱向尺寸較同類工程減小38米，節(jié)省土地費(fèi)用約4500萬元人民幣，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著。
而在施工階段，Bentley軟件的應(yīng)用更是讓施工變得更智能化和可視化。西南院電網(wǎng)數(shù)字化部副主任宋佩珂介紹，“我們開發(fā)了一個(gè)應(yīng)用AR的 App，掃描二維圖紙就可以出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的三維模型，有效助力了施工工作。我們還把換流站的三維模型進(jìn)行VR端展示，施工人員戴上VR眼鏡就可以瀏覽三維模型的虛擬場(chǎng)景，方便開展操作培訓(xùn)?！?/span>
在運(yùn)維階段，利用Substation軟件中國(guó)工具包建立了gim格式換流站模型，模型體量得到數(shù)量級(jí)縮減，提高了換流站數(shù)字化移交效率。該項(xiàng)目獲得能源輸送和通信網(wǎng)絡(luò)類別獎(jiǎng)。
白云機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建：智能建造的探索之旅
正在建設(shè)中的廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程，預(yù)計(jì)將于2025年底竣工，屆時(shí)白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)將成為全球最大的單體機(jī)場(chǎng)。
該擴(kuò)建工程規(guī)模巨大，影響力廣泛，被確立為廣東省智能建造的試點(diǎn)項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，特別是為智能建造賦能方面，BIM技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)揮了非常重要的作用。廣東省機(jī)場(chǎng)集團(tuán)的參賽代表介紹：智能建造涉及的各專業(yè)領(lǐng)域，在互相支撐方面，經(jīng)常出現(xiàn)施工與模型兩張皮的情況?！拔覀兪状翁岢隽藱z驗(yàn)實(shí)體這個(gè)概念，通過幾年時(shí)間把模型與實(shí)體工程現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度、計(jì)量、驗(yàn)評(píng)等環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，打通了核心管理的整個(gè)通道，從而大大提升了管理的效率。
除此以外，指揮部還開發(fā)出了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)基于國(guó)標(biāo)工程量清單和民航工程量清單的計(jì)量插件，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量的高效性、透明性。同時(shí)，還應(yīng)用了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，利用在禁飛區(qū)的傾斜攝影、BIM模型與AI技術(shù)的結(jié)合、3D技術(shù)快速建模等方面都取得了較好的成果。
自2021年工程開工以來，白云機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建項(xiàng)目指揮部推進(jìn)以BIM為核心的智能建造技術(shù)在全員、全專業(yè)、全生命周期的應(yīng)用，取得了實(shí)實(shí)在在的成效，做到了可視化交底、按模計(jì)量、按模施工、智慧工地、數(shù)字化施工、線上質(zhì)量驗(yàn)評(píng)和電子檔案留存。該項(xiàng)目斬獲創(chuàng)始人榮耀獎(jiǎng)。
全球首例氫冶金工程：全生命周期數(shù)字化的成果
從2021年5月10日開工建設(shè)，到2022年12月16日全線建成貫通，由中冶京誠(chéng)總體設(shè)計(jì)的河鋼集團(tuán)張宣科技?xì)淠茉撮_發(fā)和利用工程示范項(xiàng)目，為世界氫能綜合利用解鎖了新應(yīng)用場(chǎng)景。該工程在全球首次采用了以焦?fàn)t煤氣為還原氣體的高壓豎爐零重整氫冶金技術(shù)，工藝氣體中氫碳比高達(dá)8∶1以上，產(chǎn)品——綠色高純直接還原鐵金屬化率達(dá)到94%以上，達(dá)到國(guó)際一類標(biāo)準(zhǔn)。
中冶京誠(chéng)工程數(shù)字化中心主任張鶴說：“對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目而言，實(shí)現(xiàn)工藝的核心裝置是氫基豎爐。該裝置位于一個(gè)120多米高的鋼結(jié)構(gòu)塔架內(nèi)，需安裝近2000臺(tái)設(shè)備，涵蓋9大介質(zhì)系統(tǒng)，周邊配套建設(shè)涂覆裝置、上料裝置和成品運(yùn)輸、儲(chǔ)存裝置等，整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。雖然我們?nèi)狈ο嚓P(guān)經(jīng)驗(yàn)，但這些年積累的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為我們提供了有力支持。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，我們逐漸掌握了如何利用數(shù)字化優(yōu)勢(shì)，以更好地推動(dòng)項(xiàng)目落地。”
中冶京城利用 Bentley 的設(shè)計(jì)、施工管理和數(shù)字孿生技術(shù)來簡(jiǎn)化工作流并進(jìn)行施工模擬。張鶴進(jìn)一步說道，“從數(shù)字化設(shè)計(jì)到數(shù)字化交付，再到數(shù)字化工廠的運(yùn)營(yíng)，這一整套流程在后期運(yùn)營(yíng)和管理中發(fā)揮了巨大作用。項(xiàng)目投產(chǎn)一年多以來，未發(fā)生任何安全事故和質(zhì)量事故，產(chǎn)品合格率達(dá)到了100%，這無疑是一個(gè)非常成功的項(xiàng)目。” 該項(xiàng)目榮膺創(chuàng)始人榮耀獎(jiǎng)。
香港前深水涉配水庫：數(shù)字孿生+AI帶來的變革
數(shù)字孿生技術(shù)在全球基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的滲透率越來越高，如今數(shù)字孿生+AI正在給設(shè)計(jì)與運(yùn)維帶來行業(yè)的范式轉(zhuǎn)變。而香港前深水涉配水庫在運(yùn)維中采用數(shù)字孿生及人工智能（AI）技術(shù)提升水務(wù)資產(chǎn)管理效率，就是有益的探索。
該水庫的數(shù)字孿生體不僅支持其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀況評(píng)估，還使不同學(xué)科領(lǐng)域的利益相關(guān)者能夠探索潛在應(yīng)用，包括保護(hù)、修復(fù)工程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、虛擬游覽和其他智能基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性保護(hù)和主動(dòng)資產(chǎn)管理，并協(xié)助評(píng)估長(zhǎng)期保護(hù)和活化配水庫的選項(xiàng)。本項(xiàng)目涉及多種測(cè)量設(shè)備，包括地面激光掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、無人機(jī)（UAV）和背包式移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)，而管理和整合來自這些不同來源的地理空間數(shù)據(jù)對(duì)項(xiàng)目組來說是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。因此，需要一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)，以確保不同用戶能夠同時(shí)地預(yù)覽數(shù)據(jù)。于是，采用不同基礎(chǔ)設(shè)施工程軟件及平臺(tái)，并以數(shù)字孿生技術(shù)快速建立了數(shù)字孿生模型。由AI檢測(cè)驅(qū)動(dòng)的特征提取模塊用于進(jìn)行數(shù)字裂縫檢測(cè)，并作為未來預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這提高了識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確性和速度，同時(shí)最大限度地減少了人工操作。該項(xiàng)目獲得勘察和監(jiān)測(cè)類別獎(jiǎng)。
結(jié)語：迎接范式轉(zhuǎn)變的明天
從雄安新區(qū)的科技賦能垃圾處理，到渤中海上風(fēng)電的智慧創(chuàng)新，再到香港水庫的數(shù)字孿生+AI實(shí)踐……每一個(gè)項(xiàng)目都是中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化進(jìn)程的縮影，更為全球基礎(chǔ)設(shè)施的可持續(xù)發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示。隨著數(shù)字化與AI技術(shù)的不斷進(jìn)步及其所帶來的范式轉(zhuǎn)變，未來將更加值得期待。（吳付標(biāo)）
