1、養護數字化

科學養（yǎng）護決策本質上是養護數字化，但決策不是科學，而是一套（tào）自洽的邏輯過程，這（zhè）個邏輯自洽性應在定理層麵被證（zhèng）明，最好的選擇是指向數學方法。

科學科研決策有兩個（gè）層（céng）麵（miàn）：一個是決策方法的選擇，另一個是數學（xué）表達的（de）物理模型。通過這兩個層麵加（jiā）工（gōng）數據，得到維修行動的（de）集合並（bìng）進行養護決（jué）策，被執行（háng）的（de）維修活動作用到橋梁中，橋梁（liáng）模型得到改變，再回到數據獲取的循環起點。其中，養護決策的兩個核心目標為：在路網層麵降（jiàng）低橋（qiáo）梁安全風險，同時實現（xiàn）橋梁生命周期維修成（chéng）本（běn）的優化（huà）。

1990年代初，美國走向了（le）數字（zì）化管理的（de）體係，在積累了20年數據基礎（chǔ）上，開發出了數字化橋梁管理係統Pontis，1992年投入使用（yòng），並（bìng）基（jī）於該係統建立了全國範圍內的數字化橋梁養護管（guǎn）理（lǐ）體係。中國也（yě）是從90年代初期就開始走信息化的發展路徑，這兩個是不同的技術體係。

2、信息化&數字化

數（shù）字化和信息化總體來說有8個方麵的不（bú）同：

（1）信息化針對“人”工作的優化，數字化是對“物”的優化，物就是橋。

（2）信息化用截麵數據，數字化用時程數據。

（3）信息化係統（tǒng）沒有（yǒu）模型，數字化需（xū）要大量的算法模型。

（4）數據顆粒度（dù）的要（yào）求也不一致，體現於橋梁構建分類的粗細程度。

（5）信息化是（shì）對養護規範的遵守，數（shù）字化是對原（yuán）有技（jì）術體係的重構。

（6）信息化能夠提高人的工作效率，這是由於數字化難度較大，會降低人的工作效率。

（7）信（xìn）息化實施（shī）成本低，但數字化實施成本（běn）高，這是因（yīn）為兩者的效益（yì）方式不同，橋梁生命周期維修成（chéng）本優化得靠（kào）養護數（shù）字化。那麽一個係統到底是（shì）不是信息化或數字化？可以查看係統中有沒有technical manual，即技術（shù）報（bào）告，技術報告中（zhōng）記錄了所有模型的來源、使用的算法以及實現的功能，如果沒（méi）有，那麽該係統屬於信息化的概率更大一些。從國內的產業端（duān）來看，係統橋梁管（guǎn）養（yǎng）相關的係統絕大部分是信息化係統，包括互聯網大廠係統集成公司、信息化類的公司、創業型小公司以及傳統做橋梁（liáng）管養類的公司。但也不能認定信息化係統不好，二者隻是功能定位不同而已。

3、養護數字化（huà）的問題體係（xì）

養護數字化是通過解答問題體係來實現目標，包括“維（wéi）修”和“檢測”兩個方麵的優化。

（1）什麽時候維修？每次維修采取什麽（me）策略？優（yōu）化目標為成本最（zuì）小化，保證維修好的情況下，成本達到最小化，這屬於橋梁維修層麵。

（2）在（zài）檢（jiǎn）測方麵，什麽時候檢測？每次使用什麽檢測方法（fǎ）？這裏的檢測屬於寬泛意（yì）義上的概念，如橋梁（liáng）監測、快速檢（jiǎn）測和常規檢測，其優（yōu）化目標是效益最大化。這是總的問題體係。

解決問題體係需要幾個層麵的努（nǔ）力：一是數學方法論層（céng）麵，選擇什麽樣的數學工具？這是決策方法的錨。二是抽象層麵的解（jiě）決，要打通所有的邏輯環節，建立一個邏輯自洽的流程和框架（jià）。三是現（xiàn）實層麵（miàn）上要解決數學算法上的取舍，因為越到現實（shí）層麵，其數（shù）學難（nán）度越大，必須要進行取舍和折中。四是在產品（pǐn）層（céng）麵要有一套數字化的橋梁管理係統，目前來看（kàn）所有係統都（dōu）是信息化係統。

此外，圍繞它的生態也要解決，包括數據獲取、用戶生態、標準規範以及外圍（wéi）技術合作生（shēng）態等。隻有解決了這些問題，才算（suàn）是實現了真正意義上的橋梁養護數字化轉型。

4、基於貝葉斯方法的一個可行方案（àn）

我們基於貝葉斯（sī）方法提出了（le）一個可行的方案，但由於投入資源不足，目（mù）前還未能實現落地。

（1）在認（rèn）知框架方麵，為基於不充分信息的貝葉斯決策，以貝（bèi）葉斯決策理論為指導，構（gòu）建橋梁（liáng）養護管理過程中的動態優（yōu）化決策流程。數字化橋梁管養係統是通過對人（rén）工檢測數據的分析挖掘，以每（měi）個橋梁（liáng）構件為單位，在全路網範（fàn）圍內進（jìn）行維修優化，從（cóng）而（ér）為每座橋梁製定下一（yī）年度最優的維修策（cè）略、維修（xiū）方案及預算。

（2）在係統功（gōng）能實現方麵（miàn），要有各類核心分析模型。橋梁健康管理大數據係統要（yào）內嵌各種數（shù）學分析模型（xíng），係統功能通過這些分析模型來實現。同時，決策方法即（jí）數據加工流程，采（cǎi）用橋梁（liáng）檢修優化的貝葉斯預後驗決策分析模型，該決策方法屬於通（tōng）用（yòng）算法模型，適用（yòng）於任（rèn）何交通基礎設施資產（chǎn）的養護管理決策。

（3）在產品層（céng）麵，構建數字化橋梁（liáng）養護管理（lǐ）係統。數字化係統不能（néng）如信（xìn）息化係統那樣以項目形式實施，而應該以提供數據服（fú）務的方式實施。一個SaaS平台，包含各（gè）個不同的主體，如同生態一般，但僅憑一個（gè）信息化軟件無（wú）法實現數字化。

（4）在產業技術合（hé）作生態方麵，對於橋梁檢測數據的獲（huò）取，也有（yǒu）很大的提升空間。關於數字化平台的用戶合作生態，一般業主無法（fǎ）使用該係統，應由業主（zhǔ）的下屬公司來進行開發。其次（cì）是持（chí）續研發的高校合作生態（tài），北京模型和上海模（mó）型不同，西（xī）藏模型和廣東模型也不一致，需要有一（yī）個算法，使得數據互相融（róng）合、共（gòng）生發展，隻有做到如此精細化層麵，才能夠實現養護數字化的轉型。

（5）最後是標準規範，數字化需要的標準規（guī）範體（tǐ）係較（jiào）為複（fù）雜，不能僅用一個（gè）橋梁規（guī）範包打天下，需要行業協會組織（zhī）製定相應的標準規範。

5、養護數（shù）字化的動態優化過程

在（zài）數字化養（yǎng）護的動態過程上，一個檢測是不斷（duàn）隨著生命周期退化，這是通過現（xiàn）有信息總結的規律，但卻並不一（yī）定（dìng）在這個時間點進行維修，因為時間可能（néng）還沒到，把時間往前推，不斷地檢測，模型也會發生（shēng）變化（huà），使得第一（yī）次維修時（shí）間點也在不斷變化，一直到計算檢測的（de）效益不如成本高的時間點，此時退化（huà）規律給出來的第一次維修，才是真正選擇的維修（xiū）時間，然後再進行動（dòng）態的優化，繼續回到過程中來。

6、從抽象（xiàng）層（céng）麵（miàn）上，有幾點（diǎn）結論如下：

第一，任何決策都是基於現有信息的決策，按既有信息（xī）決策執行？還是進一步（bù）獲取信息？需經計算而（ér）定（dìng）。

第二，信息越充分，進一步獲取信息（xī）在決策中的邊際效應越小。

第三，橋（qiáo）梁（liáng）生命周期維修成本是每次被執行了的（de）“第一次維修”的成（chéng）本加和，隻有當橋（qiáo）梁壽終正寢拆遷重建的時（shí）候，壽命周期成本才能被精確得知，所以有時站在時間的起點，把（bǎ）所有（yǒu）費用加在一起求最小化，從邏輯上站不住腳，因為這是一個動態過程。

第四，橋梁壽命不可預測，有的單位說可以預測橋梁壽命，但嚴格（gé）來說什麽時候拆除重建（jiàn）也（yě）是經過動態優化的結（jié）果。

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