XR、数字孪生、实时设计，三大趋势引领工程建设行业数字化转型

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一、“信息化”被埋葬在2021年的春风里

要理解“数字化转型”，必须充分理解“数字化”。“加速数字化转型，发展数字经济” 频频出现在各级各类官方政策里，“数字化”是什么？众所周知，目前浙江省是发展“数字化”是最成功的省份，其法律条文最“字斟句酌”也最严谨。《浙江省数字经济促进条例》将于2021年3月1日起施行。这是全国首部以促进数字经济发展为主题的地方性法规。与此同时，《浙江省信息化促进条例》将被废止，标志“信息化”被埋葬在2021年的春风里，“数字化”取而代之正式登上历史舞台。

什么是信息化，什么是数字化？

我将用最通俗的文字来描述它们，让你“秒懂”它们的分野：

信息化，就是用真金白银去换数据；

数字化，就是用数据去换真金白银。

“加速数字化转型，发展数字经济”，这将是我国在未来相当长时间内的主要任务和目标。

直面风险还是积极转型？

2020年新冠病毒疫情肆虐全球，深刻改变了人类生活。这种突如其来的变化令我们中的许多人都从原本的高速狂奔突然之间变得慢如蜗牛。而“黑天鹅”事件发生，就意味社会紧绷，整体容错空间骤降，暴雷频发，创新试错成本剧增，混乱波动，不确定性接踵而至。
传统工程建设行业置身于巨大风险中，将何去何从？在传统的看法中，风险控制主要有四种方式：降低风险、接受风险、规避风险和转移风险。降低风险和接受风险，通俗点说就是有条件投降和无条件投降。法治社会下，转移风险很大程度是由买保险实现的，但大概没有保险公司能为工程建设企业的生存发展上保险，工程建设企业很难转移事关生存发展的风险。
随着“数字化”正式登上了历史舞台，数字技术正以其无限潜力成为疫情防控的重要力量，人们比以往任何时候都更深切地体会到数字化的能量。2021年开年，产业数字化完全不可逆地来临了。

对于传统工程建设企业而言，只有积极地进行数字化转型，有所作为，才能有效规避风险。
风险随时存在，一切都充满不确定——无论对谁都是如此。时代的一粒灰，落到每个人头上，就是一座山，在此等背景下，产业领导者的使命是帮助行业度过难关、恢复正常运转和快速适应后疫情时代。2021年1月22日，工程建设行业的软件领导者欧特克就盛大开启了主题为“重塑无限 创想未来”的2021欧特克年度设计峰会。峰会聚焦产业数字化转型发展，旨在引导先进技术为工程建设和制造等产业赋能。
作为欧特克的全球战略合作伙伴，全球领先的实时3D引擎Unity也受邀出席了本次峰会，并在峰会上发布《2021年 AEC 行业数字化转型趋势报告》（以下简称报告），与从业者分享后疫情时代的工程建设行业趋势。报告汇集了来自AECOM、Auggd等全球顶尖工程建设企业的15 位专家对 2021 年产业趋势的展望和洞见，详细阐述了工程建设产业在危机时代提高容错率、进行无成本试错以及消除不确定性的必要性，认为后疫情时代三大使能技术将充分重塑工程建设产业：

■XR（扩展现实，包括AR和VR等）；
■数字孪生；
■实时设计。

二、为众抱薪者，必为大家所铭记

在峰会之前，我原以为Unity只是“生产队”里新来的年轻人，经过仔细检索相关资料，发现Unity在工程建设领域其实已深耕多年。基于Unity创作的XR内容已经占据了市场60%份额；Unity在数字孪生、实时设计领域也已有不少行业用例。例如香港机场数字孪生运维模拟、上海国际汽车城智慧交通大地形虚拟仿真、水利项目综合BIM运维平台、数字矿山等项目，这些项目案例都是通过软件产品+Unity 中国工业团队技术服务交付的方式实现，相信近阶段国内工程建设领域数字孪生项目开发形式将继续按照这种方式落地。

使用Unity开发的自动驾驶虚拟仿真平台
从范式上来看，作为平台型企业Unity就如为众抱薪者——为工程建设企业赋能，为工程建设产业发展和技术创新提供基础支撑，从而实现了自身和各个参与主体的共荣共生。如同在Unity带领的游戏小队里，你不用不好意思，Unity就是亲和力加满的大佬主动带你上分。
目前，在Unity数字化范式下，已积累了足够多的物与物实时交互、足够好的人与物实时交互、实用级的人与人实时交互，Unity数字化范式也因此具有很强的普适性、先进性和实用性。
接下来，我将带大家详细解读一下本次Unity报告，并聊聊我对XR、数字孪生和实时设计的个人看法，也希望各位大佬不吝赐教。

三、“人与人、人与万物、万物之间”的实时交互

互联网时代，人与人主要通过媒体互动，人与物交互仍十分不便。当我看到Unity报告中XR、数字孪生、实时设计这三大技术，很快，在我脑海里浮现“人与人、人与万物、万物”三者实时交互的全新图景。这个图景既无法用“互联网、移动互联网”来概括，也无法用“物联网”来概括，或者可以用“泛在实时交互”来形容。
如果让我以关键词来总结Unity预测的三大技术趋势，我脑中浮现的是：准确有序、价值链交换、整合度更高。

（一）XR可视化检索，准确有序

过去几十年中，设计经历尺规作图、计算机辅助作图和BIM建模三个阶段。BIM技术更多应用在规划和设计阶段。目前，施工和运维阶段少有BIM应用，BIM的价值也因此未得到真正发挥，BIM全生命周期理念也并未真正落地。
之前我曾有个论断，BIM只是一个有限小系统，计算能力、高速网络和云服务都能“无限”扩展其应用边界。随着5G的部署和XR性能的提高，配置云访问功能的移动设备能将复杂的3D模型带到设计工作室之外。再结合AR， 3D模型可以被“实时”带入真实坐标中，让一些原本依赖于难以保存、查询的庞杂传统图纸的现场任务（例如施工、监理和设施维护等）能够数字化、可视化检索，并且大幅提高效率和准确性。
在XR和5G加持，BIM小系统边际得到“无限”扩展，如模型扩展更多用途、应用到更多远程协作领域，这样使得高质量、超细粒度的BIM建模边际效益不会递减，反而成为更具成本效益的选择。

（二）数字孪生，价值链交换

数字孪生技术，能获取已有的环境和性能数据来了解过去，能借助直接和间接数据来分析当下，能应用机器学习和知识来决策未来。因此数字孪生技术应用于建筑全生命周期，能使项目业主、设计、施工和运维等相关方沟通更加更透明且更有效。
相对BIM而言，数字孪生是一个大系统，能聚合不同系统数据进行价值链交换。未来，技术的不断发展迭代将支持数字孪生应用的普及，让更多新用户群体能够制作数字孪生。另一方面，AR和VR设备成本的降低让该技术可以为更多企业所用，并以全新的方式理解和接触数字孪生，从而获得新的视角。可以预测，产业将会朝着数字孪生开发平台迈进：用户可以将来自不同系统的数据聚合到一个统一的交互式可视化界面，并且在整个生命周期进行操作，支持在各种平台上查看和交互，以获得全新的洞察。

（三）实时设计，整合度更高

BIM和 VDC是自工业革命以来在工程建设领域最重大的变化，改变了合同的执行方式和项目交付方式。VDC是虚拟设计和施工，是在北美广为流行 的“BIM” 近义词。
2021年，工程建设产业将见证VDC扮演更加重要的角色，VDC利用交互式数字环境让项目变得更易理解、更具吸引力，并为企业增加数字化效益。可以预见，现有 BIM 平台、外部数据源和调度引擎的集成度将继续提高，为项目的利益相关者提供了直观、便于使用的方式，可以从任何角度、在施工的任何阶段对包含丰富数据的3D模型进行体验、导航、询问、控制及实时交互。

四、启发与思考

（一）XR，提高容错率

在信息爆炸的时代，搜索及如何呈现就显得越重要！XR技术的核心是信息可视化检索、展示，交互。而对于位居一线的施工团队来说，一张简洁、观点明确的图纸可以免去很多施工中会遇到的麻烦。
目前倾斜摄影实景三维技术在城市规划领域应用很广泛，利用场地环境实景三维模型叠加方案模型，进行城市规划建设决策。实景三维模型是有限效期产品，使用过期数据容易导致城市规划错误，因此实景三维模型应用于城市规划容错率较低，需要定期更新。我有一个全新的设想，利用无人机搭载AR技术，对着拟建区域的环境进行多角度观察、定点绕飞、观察天际线和多方案对比，过程中空场地显示出坐标准确的建筑或规划方案AR，然后进行高清录屏，形成规划方案和周边真实场景的融合视频，省去了实景三维建模步骤，更具有时效性（现势性），也更具成本效益。

（二）数字孪生，无成本试错

数字孪生虚拟世界与物理世界的互动、推理判断、以及预测能力，跟人类大脑的功能有着异曲同工之妙。量子物理学奠基人薛定谔曾对“熵”有过这样的定义：“自然万物都趋向从有序到无序，即熵值增加。而生命需要通过不断抵消其生活中产生的正熵，使自己维持在一个稳定而低的熵水平上。生命以负熵为生。”
用通俗的话来解释就是：数字孪生通过向虚拟世界注入价值让现实世界更加有序，现实世界有序即为负熵，负熵即有价值，这样就实现了虚拟与现实的价值可交换。数字孪生可以理解成虚拟和现实的驱动引擎。

（三）实时设计，获取复利增长

实时设计解决重复记录、识别信息的问题，使得空间想象碎片化变成整体化、信息处理透明化。
基于画法几何的建筑工程制图的缺点是什么？工程人员需要读图，然后进行想象，再进行施工。由于工程人员专业背景、知识程度都有所不同，因此各自想象，很难形成一个稳定的“空间想象共同体”。正所谓不谋全局者，不足谋一域。大家盲人摸象一样，都依靠自己的想象工作。最后结果呢，规划规划墙上挂挂；建设开始后，甲方觉得规划并不是“我要的想法”。设计人员根据自己的想法做完设计初稿。甲方又开始介入，设计人员的噩梦就开始了。设计人员根据甲方的想法进行反复修改。到了施工的时候，出现问题更多。最后，施工变更单多到让甲方头痛。
现行模式下，工程建设中有太多的不确定性。工程建设不是一家独唱，而是大合唱。笔者通过峰会也了解到 Unity Reflect 这个有趣的插件，这是Unity和欧特克产品原生集成的BIM设计和协调解决方案，支持 Revit，Navisworks，BIM260等BIM建模软件的实时设计可视化和1：1 AR呈现，也在网络上检索到美国SHoP Architects公司使用 Unity Reflect 的项目案例，私以为 Unity Reflect 至少可以甩起大合唱的指挥棒。

爱因斯坦认为复利是世界上第八大奇迹。打磨产品，反复迭代升级，可以形成复利效应。传统设计院、施工企业，为什么难以实现指数级的爆炸性增长？因为无法消除随机不确定性，而这种不稳定的东西很难增长，很难形成复利效应。
这些企业的增长只能是线性的。在项目相对饱和的情况下，每增加一个员工，企业才能增加一定的产值。如果不增加员工的，把项目进行外包。外包也是增加人工，两者其实质是一样的。而项目一旦不饱和，企业还会面临生存问题。

五、结语
讨论完了三大趋势：XR、数字孪生和实时设计。数字化转型对技术有三大要求：大数据，算法，算力。大数据是燃料，算法是引擎，算力是油门。通俗地说，通过选对软件和堆计算机，算法、算力都不成问题，真正成问题的是大数据。工程建设原始数据须要改造成能让智能机器读得懂，学得会。通过了解发现Unity 除了可以做到原始数据的接入、改造、聚合、实时处理、虚拟仿真、可视化和人机交互，甚至还有机器学习（ML-Agent）等。也就是说Unity具备改造升级原始数据能力，还满足算法要求，我相信Unity有潜力成为打造未来数字世界（赛博空间）的关键工具之一。

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