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為促進建筑行業的轉型升級，引進和推廣數字孿生技術在智能建造中的應用十分重要。首先介紹數字孿生技術的相關內涵特點、發展歷程及主要應用，總結出數字孿生技術的五大特點和發展趨勢。通過闡述智能建造的相關內涵，分析數字孿生和智能建造的特點，總結了兩者的關系。在此基礎上，分析了數字孿生技術應用于智能建造過程中亟需解決的四個關鍵問題，針對這四個問題，搭建了數字孿生應用于智能建造施工階段的框架，并總結了數字孿生在智能建造各階段中的應用內容及價值，為今后的相關研究和應用提供理論依據。

數字孿生技術是以高度仿真的動態數字模型來模擬驗證物理實體的狀態和行為的技術，旨在以虛映實、以虛控實。董雷霆等得出數字孿生技術可以準確評估飛機結構的安全性能。李浩等提出了基于數字孿生的智能服務系統，為現代制造服務的智能化轉型升級提供了參考。王建軍等提出了數字孿生驅動的整體模型和應用框架，推進航天工業智能制造的發展。Grégorio等提出了基于數字孿生的裝配式組件虛擬表達方法，以便控制組件表面的位置和方向偏差。由此可見，數字孿生技術在制造業已經有了很深入的研究和應用。

智能建造是一種廣義的概念，是指在項目建造過程中，充分利用先進的智能化、機械化技術手段，達到項目質量、安全、進度、成本更優的目的，構建項目建造和運行的智能化環境。樊啟祥等建立了基于工程技術和管理大數據的機理分析功能，推動了智能建造技術和管理體系在基礎設施的研發應用。吳建清等探索了智慧公路的全生命周期的管理模式，闡述了公路施工的智能建造^[9]。Khoury等在智能建造應用過程中開發并評估了三種不同的無基礎設施跟蹤系統，用于跟蹤建筑工地移動人員，保證了現場工人的安全^[10]。Choi團隊利用視覺驅動的6自由度位移估計方法，實現了工地現場各構件的智能化定位從而保證了施工進度。Gong等利用UWB跟蹤系統實現了混凝土內部振動器的精確定位，從而為振動器操作人員提供了混凝土固化質量的實時反饋，并識別振動缺陷。

綜上所述，數字孿生在制造業的應用較多，但在建造方面的應用較少，同時，智能建造的發展還處于初級階段。本文通過總結數字孿生的相關內涵及應用發展、分析數字孿生與智能建造的關系，探索了數字孿生技術在智能建造中的應用，從而推動建筑行業的轉型升級。

當前正是數字孿生技術發展的成長期，通過對數字孿生技術架構的分析，可以總結出數字孿生技術的主要應用層面。本文主要從數字化工廠、智慧城市、智能建筑三個方面分析數字孿生理念的應用。

數字化工廠

隨著數字孿生等技術在制造業中的廣泛應用，傳統、單一的制造模式已經逐步轉變為現代化的集成生產模式，從而為制造業和制造技術的發展提供了一個新的概念及發展途徑，這就被稱為“數字化工廠”。

陶飛等提出了數字孿生車間并基于車間孿生數據的信息物理融合理論，明確了今后數字孿生車間發展所需的關鍵技術。Ríos提出了通用產品的數字孿生體定義，將數字孿生由復雜的飛行器領域向一般工業領域進行拓展和推廣。Bicocchi等研究了數字工廠的互操作性架構，并提出了一個面向服務和數據共享體系結構特征的數字孿生應用框架^[27]。隋少春等通過分析數字孿生和人工智能技術的特點，實現了數字化車間的智能控制^[28]。

數字化工廠的建立和廣泛實踐，使數字孿生技術應用于產品的整個生命周期，有效縮短了新產品的生產周期，為制造行業在新經濟形勢下的發展提供了新的途徑^[29]。

智慧城市

隨著移動互聯網、云計算、大數據等新一輪信息通信技術的發展，智慧城市逐漸成為城市建設的重要發展趨勢。在智慧城市的發展和建設過程中數字孿生的理念也得到了進一步的應用。陶飛等闡述了物理城市、虛擬城市、城市大數據、虛實交互、智能服務之間的關系，搭建了數字孿生城市的運行框架。我國政府將數字孿生城市作為實現智慧城市的必要途徑和有效手段，在雄安新區的規劃中致力于將雄安打造為數字城市。中國信通院成功舉辦了3次數字孿生城市研討會，得出了一系列理論研究成果。在數字孿生理念應用于智慧城市建設中，要明確智慧城市管理服務的動態實現與虛擬地理環境是緊密聯系的。

未來十年，智慧城市的主要工作就是打造數字孿生城市，其根本目的是產生新的應用、社會價值及生產力。而城市運營流程的數字孿生化主要是智慧政務、數字政務等內容。數字孿生驅動的智慧城市能夠達到虛擬服務現實、模擬仿真決策、智能化發展的目標。

智能建筑

近年來，隨著現代化信息技術的不斷提升和應用，建筑行業也獲得了很大的發展，其中數字孿生技術在建筑行業的應用推動了智能建筑的發展。傅麗芳在建筑測量過程中提出數字化監測方法，解決了傳統建筑質量監測中誤差過大等問題。韓佳等設計了火災自動報警系統，為智能建筑的防火控制搭建了數字孿生理論體系。羅鋼等研發了基于BIM的綠色智能運維管理平臺，實現了運維過程的數字孿生。在智能建筑運維方面，不少專家學者正研究數字孿生驅動的消防安全疏散方法，利用建筑信息建模技術和物聯網技術，結合智能算法，實現環境信息實時采集及疏散路徑規劃等功能。在建筑裝修方面，隨著數字技術的不斷完善，虛擬現實技術驅動的室內裝飾成為主流。另外，室內設計也在創造性地使用互聯網空間設計平臺。由此可見，在建筑的裝飾裝修領域，數字孿生技術已經有所應用，并不斷提高裝飾的精度。在數字孿生技術架構下，建筑的施工和運維不斷智能化，這也促進了智能建造的發展。