数字孪生（Digital Twin）将如何重塑建筑业？- 大数跨境

智能建造实验室

2020-07-21

导读：数字孪生技术在建筑行业节省成本和提高运营效率方面的优势。

根据普华永道《 2030年全球建筑业》的预测，到2030年，全球建筑业产值将增长85%，达到15.5万亿美元，其中三个国家即中国、美国和印度处于领先地位，占全球增长的57%。

数字孪生（Digital Twin）是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。Digital Twin是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

数字孪生最大的特点在于对实体、本体之中的动态仿真。本体上各种传感器所产生的数据流会及时输入并表现在孪生体上，并形成历史数据的记录。在孪生体上所做的实验和调整也可以通过某种形式的指令，来指导本体所相应产生的变化。

那么数字孪生将给建筑业带来怎么样的变化呢？

数字双胞胎技术

数字孪生正是从技术角度、产业角度为社会创造新的方法。有的专家认为数字孪生先是物理，再是空间布局、形态、状态、事态在虚拟空间的映射，这个称之为克隆体，也有称之为数字映射、数字双胞胎、数字镜像等，其实际上核心能力是布局。

企业使用数字孪生的原因有很多，其中包括在现实世界中支持新资产或应用之前测试新资产或应用，在现实世界中解决问题，包括持续运营的改进或培训员工都变得更加昂贵和复杂，但是在虚拟世界中却相对容易。

此外更重要的是，数字孪生可以帮助我们在潜在故障发生之前进行预测，并提出预防这些故障的方法。

数字孪生技术作为基底能对各类基础设施更有效地进行有机融合，叠加新一代信息技术，为行业应用提供数字化基础设施的同时，推进治理现代化。

未开发的机会和收益

数字孪生的概念正与越来越多的行业和可能的应用相关。这是数字化转型发展的结果，也是未来智能建造发展的大趋势。

因此，建筑物和城市变得越来越智能，所有这些都受到数据和数据应用的推动。Gartner估计，到2021年，将有超过250亿个物联网(IoT)终端，而数字孪生将存在数十亿个场景。

数字孪生带来的好处包括资产优化、竞争差异化和改善的用户体验。但是其中有更多的问题需要解决，例如在规划、设计、建造、运维、管理环节，数字化脱节严重。前后端数字化工作集成性不够，集成性不够的核心是标准化水平比较低，这其中还有很大幅度的提升。

随着越来越多的物联网平台提供商和分析企业在数字孪生技术上进行投资，数字孪生正迅速成为物联网部署的关键。这些功能涵盖了从最初的想法到设计、开发和建造的所有功能。

此外，现在可以在模拟中测试新建筑设计的安全性、实用性和可持续性，并且反馈将与在现实生活中执行测试一样准确，因为模拟是直接从世界中获取数据。

增强的操作和维护

在运营阶段，会在运行时捕获最佳流程和资产设计的变化，并使用此信息自动更新数字孪生。

知道资产的当前状态后，数字模型可以使用预测学习技术在潜在资产故障发生之前主动识别它们，甚至提出预防这些故障的方法。换句话说，数字孪生可以预测物理配对何时会破裂，而这要早于发生这种情况。

数字孪生也可以利用具有先进过程控制、控制策略设计和过程优化的人工智能。这里涉及到新基建与数字孪生的关系。在数字孪生之上运用“新基建”则可建立起全域感知、万物互联、泛在计算、数据驱动、算法辅助决策的强大管理支撑平台，惟此才能实现《国家新型城镇化规划(2014~2020年)》确立的新型智慧城市建设目标。“新基建”一头连着巨大的投资与需求，一头牵着不断升级的强大消费市场，是中国经济增长的新引擎。

制定有效的数字孪生战略

数字化转型将最新的创新工具和流程与组织内部领域的专业知识相结合。这不仅可以使新数据和现有数据相互关联，还可以提供可行的见解和信息。

然后，企业可以根据这些新见解执行操作，并为持续改进流程而闭合循环。为此，每一次数字化转型之旅都必须从一种批判性的理解开始，即信息和数据已成为企业无价的战略资产。

为了建立有效的数字孪生战略，每项资产都需要一套不同的资产数据服务，以及工程主数据，有效的可视化工具以及协作和工作流程程序：创建一个使用精确数据馈送的数字孪生模型，以帮助了解产品或运营绩效并调整关键控制点，以提供短期和长期价值。确定数字孪生仿真和预测性维护可以在何处提供最佳价值。

建立数字孪生体系结构路线图，以实现计划和项目规划以进行数字转换。

数字孪生整合了来自这些不同数据点的数据，并创造了无数潜在的好处，包括能够在实施流程变更之前对其进行测试，从而根据数据做出更准确的决策。

成功地从有效的智能主数据管理中实现潜在节省的建筑公司将获得数字孪生技术的变革优势，并且在没有风险负担的情况下通过释放创造力的边界可以收获很多。

小编有话说

现代社会已经进入到5G时代，可以通过5G在内的物联网技术传递到云端。关键是如何说服企业管理者接受这种理念、技术，并且能够在实际应用场景中得到应用。目前的应用场景包括材料溯源、安全监督、设施优化、工程量预估等流程分析，通过分析模块所组成的智慧应用可以提供给管理运营者非常高效、准确的分析工具，在极大提升管理效率的同时又降低了管理成本。

近些年，由于中国“智慧城市”的蓬勃发展，智慧城市以及相关系统的设计、建设、参与方开始主动学习和吸收数字孪生的理念，并开始尝试加以运用到实际场景中。2019年Gartner调查中把“数字孪生”列为明星趋势之一。做客过华夏论建的湖南兴旺智慧城市建设有限公司总经理肖欢天先生曾表示“数字孪生”对企业、乃至城市管理和运营必然会带来翻天覆地、革命性的变化。