以AECOM为例,基础设施行业如何平衡风险与创新?
阅读:2288 2020-08-27

大型基础设施建设项目往往预算有限、交期紧张,因此业内企业向来注重的是改善运营,而不是追求创新。然而人们逐渐认识到,创新是保持竞争力的必然要求。 

如今,城市的基础设施建设正面临着前所未有的压力。联合国预计,到 2050 年,全球城市人口比例将达到三分之二。即使这一预测可能受到新冠疫情影响,但供水、公共卫生以及交通服务方面的需求仍会不断增长,人们对于住房和工作场所的需求更是如此。与此同时,随着利润空间越来越小,气候变化导致需求也变得不稳定。一切照旧已经没有出路。

对水务、交通和商业房地产这些向来注重风险规避的行业来说,改头换面并非易事。从规避风险转变为勇于冒险,这是一项难度不小的挑战。对于某些行业来说,即便是极小的失误也可能付出巨大的代价,因此自然会对有悖于传统做法的行为慎之又慎,尤其是那些必须为失误负起责任的人。

在下文中,我们将从三个方面深入探讨 AECOM 为协助客户更好地开展业务而进行的创新,并重点介绍在创新过程中吸取到的经验教训。

水务

到目前为止,水务行业在创新方面的纪录好坏参半。尽管投入了大量的研发资金,却迟迟未见技术知识转化为实际价值。但水务行业面临的诸多挑战意味着,这一切正在发生改变。在下文中,我们将以一个由环境需求驱动创新的项目为例。

除藻技术

每到夏天,不少江河湖海的表面都会被绿色的藻类覆盖。这些藻类以水中的氮和磷为养分,借助阳光的能量迅速生长繁殖。但问题是,它们死亡后会释放毒素,从而对公众健康造成威胁。这种有害藻华 (HABS) 不仅会提高饮用水的处理成本,还可能对人类、动物、水生态系统和地方经济造成严重影响。仅在美国,有害藻华每年造成的损失就高达 10 亿美元。在人口增长和气候变化的共同作用下,有害藻华爆发越来越频繁,规模越来越严重,持续时间也越来越长。例如,气候变化所导致的洪水和飓风将肥料中的养分带入湖泊和河流,助长了藻类的繁殖和生长。

2016 年 7 月,奥基乔比湖 (Lake Okeechobee) 内富营养化水体流入沿海水域,导致有害藻华形成,海滩被关闭。为此,佛罗里达州州长里克·斯科特 (Rick Scott) 宣布进入紧急状态。长期居住在佛罗里达州的AECOM 地质学家丹·利维 (Dan Levy)认为这场危机体现了一种新的发展趋势。

尽管相关研究已经持续了几十年,但佛罗里达州的有害藻华问题仍然缺乏有效的长期解决方案。同大多数有害藻华问题一样,症结就在于没有任何机构愿为此负责,这使得清理工作的资金来源难以确定。

利维介入后的第一步就是对当前的除藻技术进行评估,但发现其作用有限,而且会对环境造成不利影响。应用最广泛的除藻技术是硫酸铜杀藻剂,这种药物可以杀死藻类,但却会释放磷,而磷正是藻类生长所必需的营养物质之一。

因而,除藻后的第二天,藻类又死灰复燃,甚至变得更加顽强。为此,利维尝试通过物理方式清除藻类生长所需的关键营养物质,同时又不破坏环境。他组建了一个环境专家小组,开始探索溶气气浮除藻技术。在佛罗里达州进行的试点结果表明,这一方法确实有效,且可以实现规模化应用。

两年后,佛罗里达州的海滩再次在旅游旺季关闭了两个半月的时间。州长斯科特意识到,这将对佛罗里达州经济造成毁灭性影响,于是宣布进入紧急状态,允许李县 (Lee County) 和马丁县 (Martin County) 两个重灾区采用 AECOM 的除藻技术。同时,根据美国的《水务基础设施法案》(Water Infrastructure Act),美国国会决定拨款支持有害藻华的研究和缓解策略。

此外,美国陆军工程研究发展中心 (ERDC) 发起的 HABITATS 项目研究也向AECOM 寻求了支持和帮助。去年夏天,HABITATS 项目中的关键元素在奥基乔比湖进行了试点测试,并被证明卓有成效。

而佛罗里达州和纽约州则计划在今年进行更多的实地测试,设法将回收的藻类转化为生物燃料。在过去三年里,AECOM 的科学家们已通过数据证明,我们的除藻技术平台可以有效去除 95% 以上的磷、82% 的氮和 97% 的微囊藻毒素。这一过程中产生的藻类生物质原料还可转化为生物燃料和商用生物发泡产品,从而为绿色经济提供助力。该系统还可以减少进入水体中的营养物质,有效防止有害藻华问题再次爆发。

交通

大型交通基础设施项目往往充满了复杂性和不确定性,在经济、环境、技术、管理、政治和法律等方方面面出现问题的可能性很大。这就难免会让此类项目的推动者和投资方对创新慎之又慎。同时,为了实现可持续发展,在进行这些交通基础设施项目时,还必须满足未来的发展需求。这就需要高瞻远瞩的领导力、令人信服的论据、创新的思维以及行动和学习的能力。

重塑隧道

隧道施工是土木工程项目中最复杂的工作之一。隧道不是简单的挖掘,而是需要考虑周围岩石或土壤的属性,以及通行人员和车辆的重量对隧道结构各个部分的影响。总之,这是一个复杂到难以想象的过程,但好在数字技术正在改变这一切。

利用 3D 建模和虚拟现实技术可以让人们对隧道有一个更加直观的认识,特别是非专业人士,比如项目资助者或普通民众。另一方面,对于处理此类复杂项目的工程师来说,新技术的出现大大缩短了修改设计时更新所有相关设计部分所需的时间。

在新西兰的奥克兰,AECOM 被任命为 Link Alliance Consortium 成员之一,负责奥克兰的环线铁路项目 (CRL)。该大规模项目将在位于市中心下方 42 米处,建设一条长 3.45 公里的双隧道地下铁道,预计 2024 年通车,将提高奥克兰的铁路运力一倍。(Link Alliance Consortium 成员包括 主要承包商Vinci Construction Grands Projects、Soletanche Bachy International 和 Downer,以及 AECOM、WSP-Opus 和 Tonkin & Taylor 等设计公司。)

在解决方案中,AECOM 采用参数化建模或使用相关算法,自动生成数字模型。参与该项目的 200 多名设计师和工程师组成了八支项目团队,分别在不同的地点开展工作。因此,如何协调他们的工作,确保所有人都按照最新的设计来开展工作,就成了管理团队面临的巨大挑战。

AECOM 的数字工程团队非常清楚,项目团队需要实时分享、问询和审查最新的设计信息。为此,他们着手创建了一个共享数据环境,其中包含 50 种不同的数据模型,可以通过单一的网络位置进行访问,无需安装额外的软件或硬件。

他们将传统的 BIM 建模过程与参数化设计相结合,使模型可以通过内部逻辑参数实现自动更新,无需工程师或建模师手动操作。得益于这种结合,CRL 隧道设计的建模时间从几周大大缩短至数小时。

这是参数化设计有史以来第一次用于隧道施工。AECOM 的数字工程团队正将这些技术应用到 CRL 项目的其他部分。

建筑施工

尽管建筑业对数字技术的应用起步较晚,但该行业正在奋起直追,开始尝试使用基于云计算的工具。这是因为 5D 建筑信息模型 (BIM)、数字协作与数字移动、物联网以及高级数据分析可以大幅简化流程,省钱又省时。

优化协作

从西半球最高建筑“世贸中心一号楼”,到位于拉斯维加斯大道核心地带的美国史上最大私人房地产投资开发项目“城中城”,AECOM Tishman 缔造了许多举世闻名的地标性建筑,在过去的一百多年里,参与打造的建筑面积超过 15 亿平方英尺。

多年来,AECOM Tishman 利用自己的丰富经验,不断开拓创新。随着 3D 建模软件能力的提高,AECOM Tishman 团队开始研究如何利用这项技术来减少高层建筑的机械、电气和管道 (MEP) 基础设施规划中经常遭遇的瓶颈。MEP 基础设施如同建筑的中枢神经系统。为了保证效率,所有系统必须协同运行,这需要在施工过程中进行大量的协调。

鉴于过去的经验,项目最关键的阶段之一是在获得专业承包合同之后的施工图开发阶段。这一阶段通常由施工管理团队带头,参与者包括设计团队以及来自各个相关专业承包人的细部大样制图人员和草图制图人员。

整个团队通过协作,解决冲突,并开发出一套完全协调的施工图,以此作为高效施工的参考。但该过程耗时良久,需要不断协调,获得各个利益相关者的认可,因此导致这一阶段经常成为项目实施的瓶颈。

AECOM Tishman 意识到,如果在专业承包合同授予之前进行协调,就可以显著改善施工图开发过程,并把这种协调在成本和进度方面带来的优势纳入到投标文件,然后在采购过程中加以实现。

利用可加强协作和加快验收的 3D 建模软件和其他软件平台,我们建立了一个名为 OneDesign 的专有流程。事实证明,OneDesign 确实能为我们的客户节约时间和成本。

在近期我们参与的多个曼哈顿商业大楼项目中,OneDesign 将数百万美元的承包商的投标范围缩小了 50% 以上,这加强了价格的确定性,并帮助客户更快地锁定更有利的融资条件。OneDesign 还可确保施工文件明确统一、易于执行,避免施工过程中出现现场冲突。

就像许多伟大的发明一样,事后看来,解决方案似乎很简单。但复杂之处在于它的执行,这就要归功于BIM 技术。首先,许多子流程必须同时进行,以确保设计-投标-建造的关键角色、职责和责任。其次,OneDesign 还要求用户能熟练地运用技术,对精确安排过、无法轻易复制的协调过程进行管理。

人才投资

为了防止过分谨慎的态度扼杀创新,在创意还不足以落地前,AECOM会对创意以及提出创意者给予充分保护。作为行业创新者,AECOM一直在思考如何自我改进。

为了鼓励热衷于创新的同事们,我们推出了一项工具:Mindblazer,征集所有可改善AECOM 项目的技术运用、创新和协作的想法。在公司内部,我们每三个月举办一次创意征集活动,任何员工都可以参与,且有两周时间去准备。我们期待能看到那些可以满足迫切需求和/或带来变革性影响的全新创意。

员工是我们最宝贵的资产,因此为他们提供一个有利的环境,允许和鼓励富有创意的想法是我们的使命。我们认为,即便并非所有的创意都能实现,创新思维的过程却能带来更多益处。

以上三个例子均证明,由迫切需求所推动的创新才是最有效的。

作者:Orla Pease 及Colette Munro (AECOM)

Jeff Atherton、Dan Levy、Chrysostomos Loizou、David Philp、Ian Small 和 Ashley Weyell对本文亦有贡献。


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