随着建筑行业在COVID-19之后竞相赶上对新设施和新布局的需求，数字孪生有望成为一个关键的推动者。使用这种技术可以创建真实世界中系统和组件的数字表达，对于一个被视为相对于其他行业采用数字技术较慢的行业来说非常重要。
施工是一项复杂的工作，其流程涉及监管机构、建筑师、承包商和业主。数字化转型需要找到弥合这些分歧的方法——不仅在每个参与者的领域内，更在它们之间交联。
尽管如此，根据数字孪生系统集成商Gafcon的创新解决方案副总裁John Turner的说法，需要协调不同群体创建和管理数据的方式，这在实际操作中非常关键。
基础设施软件制造商Bentley Systems的建筑行业副总裁Rich Humphrey表示，不断增长的需求、增加的复杂性和复杂的设计创作工具将推动这一变革。他估计，建筑软件市场目前的规模超过100亿美元，并且由于采用了数字孪生模型，可能会显着增长。汉弗莱告诉记者说：“该行业已经看到了使用数字孪生交付项目的方式在管理风险、减少返工和提高效率方面的价值。”
在一个代表世界上最大资产类别之一的行业中，这种变革可能影响深远。
“当今世界上有超过40亿座建筑，是在线网站数量的两倍，”建筑实景捕捉服务公司Matterport的首席执行官RJ Pittman说。快速的建模，不仅是为了更有效地建造，而且是为了增加现有建筑的价值，这些建筑今天代表了230万亿美元的资产类别。
前进速度
COVID正在加速对数字孪生技术的需求。CRB是一家生物技术行业的建筑供应商，最近转向Matterport帮助设计和建造新的疫苗工厂，作为曲速行动（Operation Warp Speed美国新冠疫苗计划）的一部分。他们使用Matterport来捕捉现有工厂的布局，并改进新工厂的设计和布局。数字孪生还允许他们对新设施的工作流程和安全属性进行建模，以在新设施启动之前识别和纠正任何瓶颈问题。
“像Matterport这样的工具可以在同一空间实现无缝协作，因为它是基于浏览器的，”CRB的虚拟设计和施工经理Chris Link说。设计者、建造者和所有者之间经过多次交接也不会丢失数据。
数字孪生还大大减少了工程师前往现有或新工厂的需要。在一个项目中，CRB将现场工程师的数量从10人减少到1人，将差旅成本降低了33%，并将设计周期缩短了三周。一个关键的好处是，Matterport可以捕获和协调不同参与者之间的数据，并使人们能够在单个平台内进行协作，而不是以前设计和工程之间的交接场景。
数字孪生可以减少与设施移交后发生的设施相关的运营支出，这一支出占设施生命周期总成本的80%或更多。
“数字孪生对于设施所有者来说是一座金矿，因为目前在工程和施工中存在大量数据丢失，”Link说。楼宇管理人员可以使用数字孪生来理解为什么需要按照设计师的方式设计，这种理解最终使得后续的维护有效简化。例如，被要求修理损坏的泵的维护技术人员可以利用数字双胞胎来了解泵的设计和意图。他们可以看到更大的图景，而不仅仅是他们面前的这个损坏的泵。
重塑、重新布线、重新思考
根据麦肯锡的数据，与建筑相关的支出约占世界GDP的14%，预计将从2017年的10万亿美元增长到2025年的14万亿美元。这家咨询公司还表示，通过提高生产力可以创造大约1.6万亿美元的额外价值。麦肯锡确定了七种可以使用数字孪生将生产力提高50%到60%的最佳实践：
重塑监管—通过可测试的计划加快审批速度，并支持采用基于性能的要求。
重新连接合同——改进的信息共享支持新的合同模型。
重新思考设计——可以更有效地测试和迭代新设计。
改进现场执行——更容易检测和调度现场出现的冲突。
注入技术和创新——通过物联网、无人机和人工智能规划改进编排。
提升工人技能——利用VR促进创新技术的新培训计划。
改进采购和供应链——更好地协调当前进度和交付。
麦肯锡预测，通过采用大规模生产的制造系统，公司可以进一步提高生产力，全球工厂现场将更多标准化。这些努力需要设计、制造和施工之间更加协调，以及更严格的公差。一些早期的成功包括：巴塞罗那住房系统估计它可以为多层住宅减少5到10倍的劳动力；
芬兰工业公司奥图泰为小型矿山开发了一种工艺，可减少30%的劳动力、20%的投入和30%的时间；中国远大可持续建筑集团在15天内建成了一座30层高的酒店。
数字孪生还存在差距
建筑软件提供商Procore的高级产品经理康纳·克里斯蒂安(Connor Christian)表示：“数字孪生是关于连接现实生活中的物体或信息。这是一个结合了大量不同工程方面的领域的关键问题。
事实上，建筑行业已经发展出一种管理不同数据源的零碎方法，包括用于位置数据的GIS、用于3D数据的建筑信息建模(BIM)以及用于项目管理的虚拟设计和施工(VDC)。这对数字孪生实施提出了挑战。
虽然任何带有传感器或摄像头的工作现场都有可能创建允许从这些设备访问、控制和报告的数字孪生，但事实是并非所有数据都是好的数据，因此必须有标准、流程和验证，克里斯蒂安说，帮助过滤掉不必要的数据。
Slingshot Simulations首席执行官、首席技术官兼创始人兼数字孪生联盟联合主席David McKee表示，将原始数据转化为改进施工过程所需的更高级别抽象涉及不同的处理阶段。例如，Slingshot最近部署了一个工作流，该工作流结合了来自SatSense的欧洲航天局Sentinel-1 InSAR数据，该数据观察地面运动，将其与基础设施数据合并，将其与交通数据相关联，并将其反馈给利益相关者以了解运输风险基础设施。
McKee发现采用IBM设计思维方法和敏捷软件工程实践来构建和部署数字孪生很有帮助。
“这种方法意味着即使在一些最大的基础设施项目中，您也可以在几周内开始让利益相关者参与进来，”麦基说。例如，他的团队最近启动了一个项目，旨在改善脱欧后英国最繁忙的航运枢纽之一的运输网络。
达索系统公司建筑、城市和地区副总裁Remi Dornier表示，数字孪生还可以帮助填补传统BIM和GIS工具中的语义空白。数字孪生还提供了一种方法来包含执行采购和施工组装所需的所有细节。它们还可以改善人体工程学。例如，达索系统一直致力于为疗养院进行模拟，以帮助消除与照顾患者相关的繁重工作。
用于构建的DevOps
Gafcon Turner表示，下一个时代的数字孪生，将涉及使用类似DevOps的方法引入到构建中，这可以改变整个建筑生命周期。
但团队需要重新考虑整个构建和管理过程，才能实现最高效率。例如，大规模木材建筑是一种新的建筑方法，它使用与传统木材不同特性的标准化木制品。它涉及以正确的方向将小块木头粘合在一起。
如果团队像对待传统木材一样对待这种材料，他们可能会看到成本、生产力和速度的微小改进。但更显着的改善是很难的。与IT DevOps的血缘关系应该是显而易见的。建筑的数字化转型意味着在流程的早期包括测试和运营团队。这种协作可以解决诸如定义装配步骤以及必须如何交付组件以创造更好的结果等问题。
目前尚不完全清楚建筑行业将如何从不同工具的拼凑演变为组织良好的类似CI/CD的管道，从而改变软件开发。
但供应商正在寻找。领先的供应商包括在GIS（Trimble、ESRI）、BIM（Autodesk、Bentley、Dassault）、施工管理（Procore和Oracle Construction）、现实捕捉（Matterport和SiteAware）、和供应链管理(SiteSense)。Swinerton、Gafcon和Lendlease Podium等数字孪生集成商帮助将这些工具整合到跨越设计、施工和运营生命周期的精心编排的工作流程中。
提前施工
这个行业的转型尝试是复杂的，许多附属元素需要成功发展才能让数字孪生获得牵引力。最近的Katerra破产凸显了即使是知名企业在试图改变建筑行业时也面临的挑战。
一方面，该行业需要更好的数据质量和逻辑推导，甲骨文新产品、BIM和创新高级总监Frank Weiss告诉记者，收集和整合数据以创建数字孪生生态系统的技术现已面世。
但它来自许多不同来源和不同格式，这对数据分析来说可能具有挑战性。“这需要供应商、政府和其他利益相关者共同努力，”Weiss说。
此外，业界还必须就数字孪生的定义以及它们如何插入现有流程达成共识。Procore的Christian说：“人们仍然普遍缺乏对数字孪生的理解。”他建议，现在，任何与数据相关的虚拟对象都应被称为数字孪生。
更多的挑战即将到来，包括缺乏一个通用的数据交换环境，可以让数据轻松地从软件流向软件。
“即使拥有所有出色的API、基于云的数据和平台解决方案，仍然有大量数据卡在无法完全访问的孤岛中，”克里斯蒂安说。
需要组装
建筑和规划咨询公司Holzer的负责人、数字孪生联盟基础设施工作组的成员史蒂夫霍尔泽告诉记者，今天，专家认为大多企业还只是触及数字孪生所能完成的事情的皮毛。
虽然很多注意力都集中在数字孪生的光明面，但务实的考虑正在发挥更大的作用，并且正在研究其他行业的指南。从长远来看，该行业将需要采用新的思维方式，用其他行业使用的产品驱动思维方式取代大多数传统的施工方法和流程。
“一旦我们用产品思维取代了项目思维，建筑就会被装配取代，”霍尔泽说。
