1、养护数字化

科学养护决策本质上是养护数字化，但决策不是科学，而是一套自洽的逻辑过程，这个逻辑自洽性应在定理层面被证明，最好的选择是指向数学方法。

科学科研决策有两个层面：一个是决策方法的选择，另一个是数学表达的物理模型。通过这两个层面加工数据，得到维修行动的集合并进行养护决策，被执行的维修活动作用到桥梁中，桥梁模型得到改变，再回到数据获取的循环起点。其中，养护决策的两个核心目标为：在路网层面降低桥梁安全风险，同时实现桥梁生命周期维修成本的优化。

1990年代初，美国走向了数字化管理的体系，在积累了20年数据基础上，开发出了数字化桥梁管理系统Pontis，1992年投入使用，并基于该系统建立了全国范围内的数字化桥梁养护管理体系。中国也是从90年代初期就开始走信息化的发展路径，这两个是不同的技术体系。

2、信息化&数字化

数字化和信息化总体来说有8个方面的不同：

（1）信息化针对“人”工作的优化，数字化是对“物”的优化，物就是桥。

（2）信息化用截面数据，数字化用时程数据。

（3）信息化系统没有模型，数字化需要大量的算法模型。

（4）数据颗粒度的要求也不一致，体现于桥梁构建分类的粗细程度。

（5）信息化是对养护规范的遵守，数字化是对原有技术体系的重构。

（6）信息化能够提高人的工作效率，这是由于数字化难度较大，会降低人的工作效率。

（7）信息化实施成本低，但数字化实施成本高，这是因为两者的效益方式不同，桥梁生命周期维修成本优化得靠养护数字化。那么一个系统到底是不是信息化或数字化？可以查看系统中有没有technical manual，即技术报告，技术报告中记录了所有模型的来源、使用的算法以及实现的功能，如果没有，那么该系统属于信息化的概率更大一些。从国内的产业端来看，系统桥梁管养相关的系统绝大部分是信息化系统，包括互联网大厂系统集成公司、信息化类的公司、创业型小公司以及传统做桥梁管养类的公司。但也不能认定信息化系统不好，二者只是功能定位不同而已。

3、养护数字化的问题体系

养护数字化是通过解答问题体系来实现目标，包括“维修”和“检测”两个方面的优化。

（1）什么时候维修？每次维修采取什么策略？优化目标为成本最小化，保证维修好的情况下，成本达到最小化，这属于桥梁维修层面。

（2）在检测方面，什么时候检测？每次使用什么检测方法？这里的检测属于宽泛意义上的概念，如桥梁监测、快速检测和常规检测，其优化目标是效益最大化。这是总的问题体系。

解决问题体系需要几个层面的努力：一是数学方法论层面，选择什么样的数学工具？这是决策方法的锚。二是抽象层面的解决，要打通所有的逻辑环节，建立一个逻辑自洽的流程和框架。三是现实层面上要解决数学算法上的取舍，因为越到现实层面，其数学难度越大，必须要进行取舍和折中。四是在产品层面要有一套数字化的桥梁管理系统，目前来看所有系统都是信息化系统。

此外，围绕它的生态也要解决，包括数据获取、用户生态、标准规范以及外围技术合作生态等。只有解决了这些问题，才算是实现了真正意义上的桥梁养护数字化转型。

4、基于贝叶斯方法的一个可行方案

我们基于贝叶斯方法提出了一个可行的方案，但由于投入资源不足，目前还未能实现落地。

（1）在认知框架方面，为基于不充分信息的贝叶斯决策，以贝叶斯决策理论为指导，构建桥梁养护管理过程中的动态优化决策流程。数字化桥梁管养系统是通过对人工检测数据的分析挖掘，以每个桥梁构件为单位，在全路网范围内进行维修优化，从而为每座桥梁制定下一年度最优的维修策略、维修方案及预算。

（2）在系统功能实现方面，要有各类核心分析模型。桥梁健康管理大数据系统要内嵌各种数学分析模型，系统功能通过这些分析模型来实现。同时，决策方法即数据加工流程，采用桥梁检修优化的贝叶斯预后验决策分析模型，该决策方法属于通用算法模型，适用于任何交通基础设施资产的养护管理决策。

（3）在产品层面，构建数字化桥梁养护管理系统。数字化系统不能如信息化系统那样以项目形式实施，而应该以提供数据服务的方式实施。一个SaaS平台，包含各个不同的主体，如同生态一般，但仅凭一个信息化软件无法实现数字化。

（4）在产业技术合作生态方面，对于桥梁检测数据的获取，也有很大的提升空间。关于数字化平台的用户合作生态，一般业主无法使用该系统，应由业主的下属公司来进行开发。其次是持续研发的高校合作生态，北京模型和上海模型不同，西藏模型和广东模型也不一致，需要有一个算法，使得数据互相融合、共生发展，只有做到如此精细化层面，才能够实现养护数字化的转型。

（5）最后是标准规范，数字化需要的标准规范体系较为复杂，不能仅用一个桥梁规范包打天下，需要行业协会组织制定相应的标准规范。

5、养护数字化的动态优化过程

在数字化养护的动态过程上，一个检测是不断随着生命周期退化，这是通过现有信息总结的规律，但却并不一定在这个时间点进行维修，因为时间可能还没到，把时间往前推，不断地检测，模型也会发生变化，使得第一次维修时间点也在不断变化，一直到计算检测的效益不如成本高的时间点，此时退化规律给出来的第一次维修，才是真正选择的维修时间，然后再进行动态的优化，继续回到过程中来。

6、从抽象层面上，有几点结论如下：

第一，任何决策都是基于现有信息的决策，按既有信息决策执行？还是进一步获取信息？需经计算而定。

第二，信息越充分，进一步获取信息在决策中的边际效应越小。

第三，桥梁生命周期维修成本是每次被执行了的“第一次维修”的成本加和，只有当桥梁寿终正寝拆迁重建的时候，寿命周期成本才能被精确得知，所以有时站在时间的起点，把所有费用加在一起求最小化，从逻辑上站不住脚，因为这是一个动态过程。

第四，桥梁寿命不可预测，有的单位说可以预测桥梁寿命，但严格来说什么时候拆除重建也是经过动态优化的结果。

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