数字孪生：一场持续演进的旅程，而非一蹴而就的产品

在 AEC（建筑、工程与施工）行业深耕近三十年后，Micah Callough 于 2019 年加入 Esri。他曾在 Arcadis 工作近 18 年，担任一系列技术与数字解决方案领导职务，更早的地理空间工作则与 Bechtel 运营的美国能源部站点服务相关。回顾职业生涯，Callough 感慨道，自己多年来一直在“打同一场仗”——试图让人们愿意拥抱技术。他回忆说，曾有项目经理不让他接近项目，担心网络模型会危及污水处理厂的投标。在 Callough 看来，数字孪生与其说是一项新技术，不如说是行业长期以来逐步迈向的转型的最新名称。“很多人未必意识到，自己早已在点滴之间参与了这场旅程，”他说，“我们终于敲定了一个大家都愿意使用的词，它为我们指明了北极星。”

Callough 判断 AEC 企业当前所处位置的框架，起点是组织内部的专业构成，而非某项特定技术。除了领导层和项目管理，他特别指出三类专业群体对数字化转型至关重要：工程师、科学家，以及他口中的“技术专家”——他谨慎地将这一群体与 IT 人员区分开来。“IT 人员仍然做 IT 的事：维持系统运行、保障工具可用、确保安全，”他说，“我所说的技术专家，是那些将技术应用于业务成果的人，包括数据科学家、地理空间专家、摄影测量师。” 在技术成熟度曲线上，Callough 将 GIS 明确排在 BIM 之前——这不是对立，而是先发优势。“回顾 GIS 和 BIM 的历史，GIS 在 20 年前就在做 BIM 现在做的事，”他说，“BIM 受益于 GIS 长期摸索出的跑道，并因为学习和技术的进步而加速，所以更快到达了终点。”他更广泛的观点不在于哪个学科领先，而在于为何隔阂依然存在。“为什么设计工程师或测量员引入信息，却不理解其所处的上下文？设计难道不影响周围世界，或不受其影响吗？理应如此，因为存在的一切都是地理的。句号。” 当被问及企业如何真正理解真实世界以进行设计时，Callough 提出了他常回归的三部分框架：实地采集、实景捕获和实时感知。实地采集是传统模式——由具备专业知识的人（测量级或其他级别）实地观察并记录状况。但 Callough 提醒，并非所有问题都是严格意义上的测量问题。“问题可能只是：帮我找到他们在路上画东西的位置，以确定车道线在哪里，”他说，“有人已经测量了车道线，现在我只是解决次要问题。” 实景捕获则是在规模化层面围绕定向实地工作填补空白——大规模捕获广泛状况，在问题不需要更高精度时接受较低精度阈值。Callough 半开玩笑地自称“数十亿井盖的发明者”，他回忆曾反驳那些坚持对不需要厘米级精度的问题要求厘米级精度的客户。他说，客户一旦看到获得该精度的成本，往往会改变主意。“你真正想做什么？你想说的是，如果我把挖掘机铲斗伸进地面挥动，会不会碰到井盖？那就是你的精度水平。”

第三部分——实时感知——是最新的，也是 Callough 认为大多数专业工程师仍然低估的。他举了 Bechtel 在波士顿 Big Dig 项目中的例子：混凝土养护问题让项目付出沉重代价，而如今一个廉价的嵌入式传感器就能避免这类失败——在下一阶段工作推进前报告混凝土是否已达到规格，而不是很久之后才发现问题。Callough 表示，行业正开始部署更多这类传感器赋能的应用程序，尽管当前大多数数字孪生仍是狭窄的、组件级的系统——这里一个公用设施网络，那里一个公路网络，别处一个环境模型——围绕建设团队真正理解的领域构建。他认为，位置正是让这些原本独立的系统连接成更广泛运营视图的关键。 Callough 关于运行中的数字孪生的最清晰案例，比这个术语本身早了大约二十年。在與南佛罗里达水资源管理区合作时，Callough 面对的是约一百万个 SCADA 系统，控制着南佛罗里达的防洪泵站，每个系统都来自不同制造商，各自本地运行——整个系统依赖于一个操作员知道在飓风期间打电话给另一个操作员来协调响应。Callough 的团队与 Arcadis、IBM 及另一家顾问合作，构建了一个互联的 SCADA 环境，将这些独立制造的系统聚合到一个运营视图中，与地理位置绑定，并通过 Esri ArcIMS 界面（当时 Esri 的 Web 地图产品）访问。管理员可以通过该界面手动调整泵站，或让基于规则的系统标记正在发展的状况并自动调整多个 SCADA 系统。Callough 估计，互联系统使操作员对发展中的洪水状况的响应速度提高了 50% 到 60%。“从长远看，那就是一个数字孪生。”

Callough 表示，今天他会通过 ArcGIS Velocity 构建同类系统。他将其描述为一个高度可扩展、基于 Kubernetes 的框架，用于摄取独立的传感器数据流——可以直接摄取，也可以通过 AWS IoT 或 Azure IoT 等代理。对于希望深入了解这一框架如何落地、以及数字孪生旅程中更多技术细节的读者，请点击原文链接查看完整内容。