劉 剛 馬智亮 曾勃 譚嘯 宋銀灝

（1.清華大學 土木工程系，北京 100084；2.廣聯(lián)達科技股份有限公司 研究院，北京 100193；3.北京市通州區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設委員會，北京 101115）

引言

當前，以數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新引領的智能建造正在成為建造業(yè)發(fā)展的新趨勢。新興技術(shù)已經(jīng)在建筑業(yè)領域得到了廣泛的應用。其中，數(shù)字孿生于2002 年由密西根大學的Michael Grieves[1]首次提出，他認為可以利用物理模型、傳感器和運行歷史等數(shù)據(jù)，在虛擬空間中建立一個能夠反映物理設備的虛擬實體和子系統(tǒng)，這種聯(lián)系不是單向和靜止的，而是全生命周期的雙向動態(tài)映射。數(shù)字孿生技術(shù)以高度仿真的動態(tài)數(shù)字模型來模擬驗證物理實體的狀態(tài)和行為，通過以虛映實、以虛控實，為建筑業(yè)提供了新的方法和思路。

數(shù)字孿生技術(shù)具備數(shù)化保真、實時交互、先知先覺和共生共智的特征，強調(diào)了數(shù)字孿生體和物理實體的實時交互、數(shù)據(jù)的精準映射以及智慧化的預測[2]。從基本概念的提出，到目前步入主流研究領域，數(shù)字孿生技術(shù)經(jīng)歷了技術(shù)積累、概念提出、應用萌芽和快速發(fā)展四個階段，目前已經(jīng)被應用于航空航天、電力、船舶、城市管理和環(huán)境保護等諸多行業(yè)[3]，在建筑工程應用中也展示了巨大的潛力。Rubén Alonso 等[4]指出，將數(shù)字孿生技術(shù)與建筑業(yè)相結(jié)合，可以降低運維階段15%的能源，加快施工階段25%的工期，并減少25%的碳排放。隨著技術(shù)的不斷成熟和研究的逐步深化，數(shù)字孿生將為建筑業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供新的動力，成為建筑工程數(shù)字化的研究熱點。但是，迄今針對數(shù)字孿生在建筑領域的應用論文數(shù)量比較有限，同時其研究的內(nèi)容多是針對單一環(huán)節(jié)和業(yè)務，沒有形成體系化的研究成果。

為促進數(shù)字孿生技術(shù)在提升建筑工程建造水平中的應用，本文擬通過對近年來在國內(nèi)外學術(shù)期刊發(fā)表的以“數(shù)字孿生”為主題的研究型論文進行掃描，以文獻統(tǒng)計分析、計量學分析和文獻內(nèi)容分析等為主要研究手段，對國內(nèi)外數(shù)字孿生技術(shù)在建筑工程領域的學術(shù)研究論文進行梳理總結(jié)，并對數(shù)字孿生技術(shù)在建筑工程中各階段的應用進行統(tǒng)計分析、總結(jié)與展望。

1 研究方法與技術(shù)路線

本文將按照三個步驟來完成對文獻的調(diào)研工作，如圖1 所示。

圖1 報告技術(shù)路線圖

1.1 文獻搜索

為了對數(shù)字孿生領域的最新科研成果進行研究，需要選擇權(quán)威的數(shù)據(jù)庫和適當?shù)年P鍵詞進行有效的文獻搜索，主要涵蓋以下步驟：

（1）數(shù)據(jù)庫選擇

選取ISI Web of Science 作為外文數(shù)據(jù)來源。該數(shù)據(jù)庫是全球最大、覆蓋學科最多的綜合性學術(shù)信息資源，其收錄論文被認為有更高的學術(shù)權(quán)威性且其更側(cè)重于工程和科技領域[5]。選取CNKI 平臺下的中國學術(shù)期刊網(wǎng)絡出版總庫作為中文數(shù)據(jù)源，該庫是目前世界上最大的連續(xù)動態(tài)更新的中國學術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫，來源期刊完整率大于98%[6]。

（2）關鍵詞選擇

在Web of Science 數(shù)據(jù)庫選定檢索條件“article title/abstract/keyword”（篇名& 關鍵詞& 摘要）輸入“digital twin” 或者 “digital twins” 或者“virtual counterpart”，在檢索結(jié)果中選擇包括字段“construction”“construction industry”、“construction engineering” 或“construction management”，最終符合條件的文獻有276 篇（檢索日期截至2020 年12 月）。

在中國學術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫選擇篇關摘（篇名&關鍵詞&摘要）包含“數(shù)字孿生”或者“數(shù)字雙胞胎”，同時包含“建筑”或“工程”或“項目”或“建造”或“建設”或“建筑業(yè)”或“項目管理”，最終符合條件的文獻有256 篇（檢索日期截至2020 年12 月）。

1.2 文獻篩選

通過對論文標題進行初步判斷，去掉明顯不相關的論文，對剩下的論文閱讀摘要，如有必要對全文進行快速掃描，最終篩選出Web of Science 數(shù)據(jù)庫英文文獻136 篇，中國學術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫中文文獻74 篇。

1.3 文獻分析

經(jīng)過文獻搜索得到的文獻，需要進行統(tǒng)計和詳細內(nèi)容分析，才能遴選出有參考價值的重點文獻：

（1）文獻統(tǒng)計分析

文獻計量學可以更加客觀地評價其學科發(fā)展現(xiàn)狀，更加準確地發(fā)現(xiàn)該領域的發(fā)展趨勢[7]。基于此，本文也選取文獻計量學方法，按照作者關鍵詞進行聚類分析，找出研究熱點及相關聯(lián)系。

（2）文獻內(nèi)容分析

對所選重點研究文獻，按照建筑工程項目的各個階段劃分，對每一階段的研究現(xiàn)狀及特點進行解析，對當前的研究現(xiàn)狀進行梳理提煉。通過重點研究文獻的分析，總結(jié)當前理論研究的不足，為下一步確定研究方向奠定基礎。

2 數(shù)字孿生在建筑工程中的應用研究綜述

2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀統(tǒng)計分析

針對前述文獻搜索、篩選和分析得到的文獻數(shù)據(jù)，進行多維度的統(tǒng)計分析，旨在更好地把握該領域的研究現(xiàn)狀和趨勢。

（1）按年度及項目階段進行統(tǒng)計分析

通過對選定的論文按照年度和階段來進行統(tǒng)計分析，可發(fā)現(xiàn)研究的趨勢和發(fā)展過程。首先，從各年度的論文數(shù)量上來看，在2018 年前，數(shù)字孿生在建筑領域的應用發(fā)表較少；在2019 年，開始陸續(xù)出現(xiàn)相關研究論文；在2020 年后，發(fā)表論文數(shù)量出現(xiàn)顯著的增長，說明在全球范圍內(nèi)，數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)受到建筑工程相關學科研究者的關注，如圖2 所示。其次，按照建筑工程項目生命周期（設計-施工-運維）的分類，對文獻主要研究涉及的階段進行劃分（對涉及多階段的文獻，則所涉及階段均記錄一次；對于無法明顯區(qū)分的文獻，則不計入統(tǒng)計）。最后，從各階段的論文數(shù)量分布來看，2019 年與2020 年，三個階段的論文數(shù)量比較均衡。根據(jù)文獻檢索情況來看[8]，進入2021 年后，施工階段成為了研究的熱點，數(shù)量是設計、運維兩個階段的總和，成為數(shù)字孿生在建筑業(yè)深入應用的熱點，如圖3 所示。

圖2 按發(fā)表年份的論文數(shù)量統(tǒng)計

圖3 按建筑工程階段劃分的論文數(shù)量統(tǒng)計

2.2 按照作者關鍵詞進行文獻計量學分析

作者關鍵詞是論文的主題或者研究點的重要顯示，因此，本文利用作者和關鍵詞的聚類共現(xiàn)關系分析進行分類研究，選用VOSviewer 軟件進行分析。該軟件圖形呈現(xiàn)能力極強，分析樣本數(shù)據(jù)容量大，能對知識單元進行聚類，且易于操作[9]。由于本文選擇的文獻中含中文及英文兩大類，為了避免翻譯不同導致的問題，在做聚類分析時，對其分別進行處理，其聚類結(jié)果如下：

（1）中文文獻作者關鍵詞分析

通過VOSviewer 軟件生成的標簽視圖中，每1 個節(jié)點代表1 個作者關鍵詞，出現(xiàn)頻次越高節(jié)點越大，1種顏色代表1 個聚類，聚類是由共現(xiàn)頻次高的關鍵詞構(gòu)成，本報告將共現(xiàn)次數(shù)定為大于等于3 次，則圖中的連線代表連接的2 個關鍵詞至少有3 次共現(xiàn)在1 篇文獻里，關鍵詞共現(xiàn)頻次越高，線就越粗。列舉每個聚類中的關鍵詞，并對同一概念進行合并（如BIM 與建筑信息模型，則保留共現(xiàn)次數(shù)最多的一個關鍵詞），并歸納總結(jié)主題，4 個聚類分別為：“信息模型應用（含BIM、CIM、智慧城市、數(shù)字孿生建筑）”“智能建造（含智能建造、人工智能）”“裝配式建筑”“全生命周期”是未來的重點研究領域，如圖4 所示。

圖4 中文研究文獻作者關鍵詞可視化標簽圖

另外，VOSviewer 軟件也支持熱力圖分析，其中顏色越接近黃色，可以認為其熱度更高。從圖5 中也可以比較直觀地看出BIM、智能建造、裝配式建筑等為中文文獻的主要領域。標簽聚類圖適用于呈現(xiàn)類別之間的相似性和差異性，強調(diào)分類或分組結(jié)構(gòu)。熱力圖則適用于顯示兩個維度之間的關系強度，通過顏色編碼表現(xiàn)數(shù)據(jù)的程度差異。

圖5 中文研究文獻作者關鍵詞熱力圖

（2）英文文獻作者關鍵詞分析

將作者關鍵詞共現(xiàn)頻率設為最少3 次，生成標簽視圖，如圖6 所示。在標簽視圖中，列舉每個聚類中的關鍵詞，3 個聚類分別為：其中聚類1 包括（bimuildingscircular economystakeholderssustainabilitysustainable developmentvirtual reality）； 聚 類2 包 括（artificial intelligencecyber-physical systemsdecision makingindustry 4machine learningsmart manufacturing）；聚類3包括(digital twinindustry foundation classinteroperabilitymodular construction)。從目前每個聚類的所含關鍵詞來看，難以歸納總結(jié)其主題，此外，在英文文獻的熱力圖中，由于除“digital twin”之外的其他關鍵詞出現(xiàn)頻率類似，單純直觀上也比較難判斷當前的熱點，如圖7 所示。通過對聚類結(jié)果中關鍵詞的含義和上下文進行深入理解，探索這些關鍵詞在不同應用領域中的具體含義和應用場景。對于聚類結(jié)果中出現(xiàn)的關鍵詞，進一步分析這些關鍵詞所代表的具體研究技術(shù)與方法。例如，關鍵詞中包含了" artificial intelligence "等詞匯，說明數(shù)字孿生與AI 技術(shù)正在深度融合發(fā)展。

圖6 英文研究文獻作者關鍵詞可視化標圖

圖7 英文研究文獻作者關鍵詞熱力圖

總的來看，一方面因為數(shù)字孿生在建筑工程項目中的研究仍然處于起步階段，另一方面由于當前的研究內(nèi)容也比較分散，導致從文獻計量學的角度來看，目前無論中文文獻還是英文文獻，都沒有形成具有顯著典型意義的聚類主題，文獻計量意義不突出。未來期望隨著研究的持續(xù)深入和文獻數(shù)量的增多，能夠在文獻計量學角度發(fā)掘出更多的規(guī)律。

3 數(shù)字孿生技術(shù)在各階段應用分析

本報告借鑒本領域相關文獻綜述類論文的框架思路[10，11]，按照建筑工程全生命周期的邏輯進行分析，從設計、施工和運維三個方面對相關的研究成果進行了歸納總結(jié)。

3.1 設計階段

在設計階段，數(shù)字孿生技術(shù)的應用非常廣泛，可以在規(guī)劃設計、概念設計、初步設計、詳細設計與模擬仿真等方面發(fā)揮作用[12]。首先，在概念設計與初步設計階段，數(shù)字孿生技術(shù)通過項目數(shù)據(jù)的高度集成，可以自動提供包括了周邊環(huán)境、設計文件以及其它可以有助于概念設計、初步設計等的數(shù)據(jù)來源[10]。例如，Lu Qiuchen[13]提出了一種基于圖像和CAD 圖紙建立系統(tǒng)、準確、方便的數(shù)字化孿生系統(tǒng)的半自動方法，可以快速生成三維的數(shù)字孿生模型。通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建的項目三維模型，為設計的各參與方提供唯一的數(shù)據(jù)源泉和統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，使各方之間的溝通更加順暢，也減少了因為數(shù)據(jù)不足或不及時造成的設計變更。其次，在詳細設計過程中，將建筑物的孿生模型融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)及時預測和規(guī)避設計的不合理之處，在施工過程中避免圖紙的多次返工整改[14]。最后，通過數(shù)字孿生可以進行模擬仿真，從而減少設計缺陷，加快設計的迭代，從而提高項目的設計速度與質(zhì)量，使設計方案達到最優(yōu)。例如Matthias Flora 等[15]通過建立對地下基礎設施工程進行建模，充分考慮地質(zhì)條件、施工現(xiàn)場環(huán)境及施工機械等措施，建立包括地下空間、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)、施工現(xiàn)場三個模型在內(nèi)的數(shù)據(jù)孿生體，從而大幅提高了機械化施工的精度，生成符合機械化施工的設計方案，提升了地下工程的施工效率。在輕型屋架結(jié)構(gòu)設計過程中，G.P.Lydon 等[16]使用了高分辨率的模型對構(gòu)件生成進行模擬，發(fā)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)?gòu)件生產(chǎn)規(guī)劃起到積極的作用。

從文獻調(diào)研的結(jié)果來看，設計階段數(shù)字孿生技術(shù)當前的研究已經(jīng)從理論研究階段向?qū)嵉芈涞貞秒A段發(fā)展，并且開始與其他先進技術(shù)相融合。比如Ye Zhang 等[17]利用數(shù)字孿生與機器人技術(shù)的融合，通過構(gòu)建動態(tài)、數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型，使施工機器人能夠與動態(tài)化施工方案設計協(xié)同，從而使自動化施工成為可能等。但是總體來看，數(shù)字孿生技術(shù)在設計階段的應用仍然缺乏更加深入的研究，與其他數(shù)字化技術(shù)的融合仍然研究不足，此外其對于設計過程與結(jié)果的實際價值目前也缺乏定量的計算，未來這些研究空白也需要被填補。

3.2 施工階段

施工階段的數(shù)字孿生技術(shù)的應用研究主要集中在施工過程監(jiān)管、質(zhì)量和安全控制、人材機管理等方面[18]。在施工過程的監(jiān)管上，依靠數(shù)字孿生技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化和監(jiān)管的智能化，提升施工監(jiān)管的水平[19]。劉占省等[20]在雙層內(nèi)環(huán)輪輻式索桁架結(jié)構(gòu)張拉提升實驗中，在輪輻式索桁架結(jié)構(gòu)上安裝傳感器，將采集和感知的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)存儲管理平臺，并進行數(shù)字孿生建模。通過理論施工力學仿真分析和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)讀取，將二者數(shù)據(jù)進行相似度分析后實時進行決策和安全風險預警，保證張拉提升的質(zhì)量和安全，其相對于傳統(tǒng)施工方法具有提高施工效率、避免返工、減小誤差、保障質(zhì)量和安全、提高施工作業(yè)的信息利用率等優(yōu)勢。D.Gerhard 等[21]利用數(shù)字孿生的概念，通過建立施工過程與產(chǎn)品的實時監(jiān)管網(wǎng)絡，對高效能混凝土裝配式構(gòu)件的施工過程進行監(jiān)管，提高了模塊化施工效率。在質(zhì)量和安全控制上，目前也已經(jīng)有了一定的嘗試。比如謝先啟等[22]提出了基于數(shù)字孿生技術(shù)的面向工程質(zhì)量安全控制的產(chǎn)品智能設計、工程質(zhì)量安全狀態(tài)智能感知與分析、數(shù)據(jù)驅(qū)動的工程質(zhì)量安全控制、工程質(zhì)量治理與動態(tài)監(jiān)管的新一代工程智能質(zhì)量安全管理與控制體系，為數(shù)字孿生技術(shù)在工程項目中的應用做出了積極探索。Ha Tran 等[23]在裝配式預制外墻安裝工程中，基于數(shù)字孿生方法，用激光雷達點云來構(gòu)建3D 模型與原有3D 設計模型之間進行自動定量比較，從而對外立面的幾何質(zhì)量在準確性、完整性和正確性方面進行全面檢測，保證了外墻質(zhì)量的可靠性。在人員、機械設備以及材料管理中，數(shù)字孿生技術(shù)可以解決單純BIM 技術(shù)缺少項目現(xiàn)場人員、物料及設備的實時動態(tài)數(shù)據(jù)信息，與現(xiàn)場施工情況存在偏差，虛實系統(tǒng)之間不能同步的問題，從而充分發(fā)揮施工現(xiàn)場項目大腦的作用，對人材機進行智能化的調(diào)度。比如謝琳琳等[24]就通過集成BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能算法等先進的信息技術(shù)，構(gòu)建基于BIM+數(shù)字孿生技術(shù)的裝配式建筑項目調(diào)度智能化管理平臺，實現(xiàn)物理施工系統(tǒng)與虛擬施工系統(tǒng)之間的實時交互，有效應對項目調(diào)度過程中不確定性因素的動態(tài)干擾，提高裝配式建筑調(diào)度的自主性、預測性與智能性，如圖8 所示。Wang Xi 等[25]提出了一種集成可視化與監(jiān)督、任務規(guī)劃與執(zhí)行、雙向通信于一體的虛擬現(xiàn)實(VR)交互式沉浸式過程級數(shù)字孿生系統(tǒng)。在這種新的工作范式中，人類工作者負責高層次的任務規(guī)劃和工作過程監(jiān)督。機器人承擔工作空間感知與監(jiān)測、詳細的運動規(guī)劃和工作的物理執(zhí)行。研究結(jié)果表明，用戶可以使用該系統(tǒng)指定工作順序，選擇最佳任務計劃，經(jīng)過簡單訓練后進行機器人軌跡引導，實現(xiàn)了人機遠程協(xié)作施工作業(yè)。Lee Dongmin 等[26]開發(fā)與測試了一個可追溯數(shù)據(jù)通信的數(shù)字孿生框架，利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器對建筑物信息建模進行實時更新，同時利用區(qū)塊鏈則對數(shù)字孿生的所有數(shù)據(jù)交易進行認證，并在一個裝配式磚混結(jié)構(gòu)項目中對該框架進行了測試，該項目將預制磚的虛擬定位數(shù)據(jù)近實時傳輸?shù)綌?shù)字孿生上，用時間戳記錄在區(qū)塊鏈上，使所有的數(shù)據(jù)交易都具有可追溯性，實現(xiàn)了項目各參與方的可靠、高效的信息共享。

圖8 數(shù)字孿生與項目調(diào)度融合示意圖（謝琳琳等）

從文獻調(diào)研的情況來看，當前數(shù)字孿生技術(shù)在施工階段的重要性已經(jīng)得到了充分重視，一些研究機構(gòu)以及企業(yè)對其進行了探索性地研究及應用。但是需要指出的是，當前現(xiàn)有多數(shù)工作仍然只是停留在模型展示、數(shù)據(jù)可視化等數(shù)字孿生初級使用階段，并沒有形成真正意義上的數(shù)字化、集成化、智慧化工地建設模式[22]。此外，當前的應用范圍和模式仍處于實驗探索階段，并未在大規(guī)模的工程項目中得到實踐驗證，在實際價值上仍然有待商榷。未來在這一階段地研究應集中在多種數(shù)字化技術(shù)的融合集成，以及基于數(shù)字孿生的項目管理平臺的搭建上。

3.3 運維階段

數(shù)字孿生技術(shù)在運維階段的應用研究，當前主要集中在設備設施管理、維修管理、運維監(jiān)控、能耗監(jiān)控和結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測等方面。通過數(shù)字孿生技術(shù)可以獲得建筑物的實時數(shù)據(jù)，賦能運維方通過數(shù)據(jù)進行決策、最優(yōu)化建筑物性能、最大化實現(xiàn)建筑節(jié)能，實現(xiàn)可預測性維護，大幅提升運維方的管理水平和效率[27]。例如，Y.C.Lin 等[28]將BIM 技術(shù)通過與（無線傳感網(wǎng)絡）WSN 的融合，將多個有控制與感應功能的傳感器放置于地下停車場中，將收集的實時CO、溫度和濕度數(shù)據(jù)傳遞到BIM 模型中，構(gòu)建了初步的數(shù)字孿生體，打造出一種新型可視化高效的建筑環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)。Lu Qiuchen 等[29]設計了新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠自動從建筑物的數(shù)字孿生模型中提取出運維診斷信息，實現(xiàn)某項目暖通系統(tǒng)的自動化資產(chǎn)運維管理，驗證了一種可操作的設施設備管理系統(tǒng)，如圖9 所示。Xie Xiang 等[30]通過融合AR 與數(shù)字孿生技術(shù)，開發(fā)出自動環(huán)境異常檢測和故障隔離的方法，從而協(xié)助設施管理人員解決影響建筑物居住者的熱舒適性的問題，取得了良好效果。饒小康等[31]通過搭建基于GIS+BIM+IoT 數(shù)字孿生的堤防工程安全管理平臺，在空間地理數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合與交互的基礎上，解決了以往堤防工程數(shù)據(jù)庫管理或二維平面管理模式中存在的信息缺失、精度不夠、反饋滯后、表達單一等問題，可對堤防工程安全管理進行實時監(jiān)測、診斷、分析、決策和預測，實現(xiàn)智能運行、精準管控和安全運維。Shim Chang-Su 等[32]利用數(shù)字孿生模型概念，將基于三維信息模型的維修信息管理系統(tǒng)與利用圖像處理的數(shù)字化巡檢系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)建了更可靠的新一代預應力混凝土橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)。

圖9 數(shù)字孿生在運維異常情況檢測中的數(shù)據(jù)流程（LuQiuchen 等）

從當前文獻調(diào)研的情況來看，雖然運維階段的數(shù)字孿生技術(shù)應用范圍最廣，但也存在著一定的問題。比如運維階段的數(shù)據(jù)很多都是通過點云技術(shù)進行逆向建模而來，并不是從施工階段取得，沒有充分發(fā)揮出數(shù)字孿生技術(shù)的價值。另外，運維階段的實踐案例主要集中在大型的基礎設施上，但這些設施的數(shù)據(jù)并不全面，很難將物理實體與數(shù)字虛體真正連接起來。未來如何保持各階段數(shù)據(jù)的連續(xù)性以及強化物理實體與數(shù)字虛體之間的聯(lián)系，應該成為運維階段的研究重點。

4 總結(jié)與展望

本研究報告以文獻研究為主要手段，對國內(nèi)外數(shù)字孿生在建筑工程領域的學術(shù)研究論文進行分析總結(jié)，對當前的研究現(xiàn)狀進行梳理，對數(shù)字孿生的定義、發(fā)展歷程、架構(gòu)、關鍵技術(shù)以及應用現(xiàn)狀進行分析。在此基礎上，對建筑工程項目中的應用場景和價值進行了深入的系統(tǒng)性研究?？傮w來看，數(shù)字孿生技術(shù)及其在建筑工程的應用和研究仍處于起步階段，雖然已有部分研究成果和工程實踐，但仍存在系統(tǒng)性的文獻梳理與總結(jié)不足的問題。可以看出，隨著數(shù)字孿生技術(shù)的逐步成熟，在建筑工程中的應用將具有廣闊的發(fā)展前景，運用數(shù)字孿生理念和技術(shù)推動建筑工程的管理升級與數(shù)字化轉(zhuǎn)型是可行的。未來還需要從以下三方面加強研究和推動發(fā)展：

（1）進一步加強面向建筑工程的數(shù)字孿生信息模型的研究

目前在建筑工程領域，應用最多的仍然是正向的建筑信息模型，但對于數(shù)字孿生技術(shù)而言，不僅需要前期設計階段產(chǎn)生的信息模型，也需要在實施階段整個建造過程、建筑產(chǎn)品等的信息模型構(gòu)建，同時也需要各模型之間的聯(lián)動和映射[33]。而從文獻調(diào)研結(jié)果來看，針對這方面的研究仍是空白，未來需要關注和研究基于數(shù)字孿生機理的信息模型體系并結(jié)合其他信息技術(shù)研究建造過程中的應用和實施。

（2）進一步探索數(shù)字孿生技術(shù)與建筑工程管理模式融合的研究

從BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI 等數(shù)字化技術(shù)的推廣過程中，不難發(fā)現(xiàn)技術(shù)應用落地靠單純的技術(shù)驅(qū)動是遠遠不夠的，需要涉及到管理模式、組織模式和生產(chǎn)方式等各個層面的融合。隨著數(shù)字孿生技術(shù)的逐步落地，必然會對管理的方式、流程、場景將產(chǎn)生巨大的改變，所以數(shù)字孿生技術(shù)與管理模式融合的探索是十分必要的。在目前公開發(fā)表的文獻中，針對數(shù)字孿生與管理模式相融合的研究仍非常少見。但在建筑工程項目管理中，精益建造、EPC、IPD 等新型項目管理模式已經(jīng)逐步推廣，如何將這些先進管理模式與數(shù)字孿生技術(shù)進行深度融合，是數(shù)字孿生技術(shù)在建筑工程中應用落地的重點和難點。

（3）進一步深化面向建筑工程的數(shù)字孿生平臺研究

數(shù)字孿生是多模型、多技術(shù)、多數(shù)據(jù)、多業(yè)務的集成化技術(shù)。未來數(shù)字孿生技術(shù)想要在建筑工程項目全生命周期落地，集成化平臺的研究是不可或缺的。但是當前的研究和實踐呈現(xiàn)出兩級化，或針對數(shù)字孿生理論和整體框架的研究，或針對單領域應用的研究。通過設計與研發(fā)融合先進建筑工程管理模式與項目管理模型的數(shù)字孿生平臺的架構(gòu)，將有效實現(xiàn)項目全過程的一體化管理。通過人、材料、機械等全要素數(shù)據(jù)的融合，全參與方基于平臺的高效協(xié)同,將實現(xiàn)建筑工程項目的成功交付。