随着互联网技术的不断发展，数字孪生、元宇宙等新兴概念被不断提出。传统建筑业也因数字建模、沉浸式交互等技术的发展而衍生出了基于互联网的新业态——建筑数字孪生。数字孪生是指通过软件工具和数据分析，创建一个真实物理对象、系统或过程的虚拟数字复制品[1]，建筑数字孪生则将数字化的主体独立为建筑，并运用建筑领域的技术手段将其进行细化。现如今，数字孪生已在多领域得到应用，如运用BIM模型指导实际施工、教育行业的数字校园建设[2]等，但对于数字孪生项目的建设应如何开展，应如何对其进度进行有效控制，目前尚缺乏系统化的理论认知和技术实践，亟待进一步探索[3]。
1 进度管理应用于数字孪生项目的策略制定
在制定如何在数字孪生项目中进行进度管理的策略前，有必要根据项目的建筑对象、项目受众、项目建设技术水平等因素确定数字孪生项目的实施平台。以本文主要案例——虚拟校园项目“方块交大”为例，其数字孪生的对象为整个上海交通大学校园，受众为有意向线上参观校园的社会大众，建设者主要为来自不同专业的在校本科生，综合以上因素，相较于建筑行业内普遍使用但构建门槛较高的3Dexperience、Twin Builder、Azure[4]与流行的Blender等建模软件，项目最终采用了易于上手、更贴近年轻人思维模式，并且能便捷作为数字孪生个体，进行线上实景参观并与虚拟环境进行互动[5]的三维游戏Minecraft作为建设平台。
确定项目平台后，下一步需要结合平台和具体项目特点确定进度管理策略。鉴于当前数字孪生项目管理领域尚无较统一的管理策略，项目可取目前较为成熟实际工程项目管理思想为参考：在项目建设前期，根据项目特点，选择合适的计划方法，编制工程项目进度计划，确认项目建设的里程碑节点；在项目建设期间，不断按实际建设情况对项目进度计划进行检查与调整[6]；建设期间若实际建设与计划进度出现偏差，则应采取工程管理领域的PDCA动态控制方法对其进行进度控制。
图 1 PDCA动态控制方法
在本文着重介绍的例子——“方块交大”中佳和楼的建设中，对此建筑的建设可参考资料较少，主要基于其建筑概念图进行数字孪生还原，并且其规模相对项目整体偏小，因此进度计划主要围绕实施层面的项目结构开展，里程碑节点按施工顺序可分为：场地清理完成、建筑用地划分完成、体块建模完成、外立面细化完成、内部结构布置完成、周边景观布置，共6个进度控制节点。
图 2 佳和楼数字孪生建设项目结构图
2 基于数字孪生项目的进度管理应用
由于项目建设由作者独立完成，并且运用了Minecraft建筑辅助插件WorldEdit，整个建筑过程时间历程较短，净工作时间在24小时内，故不对项目进度进行时间上的限制。以下将按照章节1中的6个进度控制节点对校级项目“方块交大”中上海交通大学佳和楼建设和进度管理的应用过程与效果进行叙述：
图 3 佳和楼设计概念图[7]
2.1 场地清理
图 4 施工前
如图所示，项目建设前，建设区域主要为绿地与工棚，与现实中校内该区域状况一致。为开展建设，将对建筑区域及周围与概念图不符的部分进行清理，并确定建筑区域。协调周边景观后，建筑区域确定为112*98的矩形，场地清理后效果如图：
图 5 场地清理后
2.2 建筑用地划分
与实际工程一样，建设前期需对建筑实际占地区域进行划分。由于佳和楼主体建筑可视为切削后的立方体，通过在概念图上与东侧的转化医学研究院进行比例换算，占地区域选取为72*96的矩形区域，位于建筑区域居中。
图 6 建筑占地区域划分完成
确定占地区域后，由于项目需了解设计的相关方少，建筑构成较为直观，无绘制详细设计图的需求，故只在施工前以占地区域边框为外轮廓基准，对上部结构边界进行简要标注与划分，以实现总体建筑设计，效果如图：
图 7 建筑外轮廓标注完成
2.3 体块建模
与实际工程不同的是，Minecraft由于突破了传统建筑中结构与地基承载的限制，可在无支撑结构、地基与基础的情况下进行建设，同时外立面门窗也可忽略建材损耗，在墙体建设完成后直接在预定位置与墙体进行替换。考虑到上述前提，为最大化建筑效率，施工的第一部分为按照上一过程确定的边框与标注构建建筑体块，为后续的细节调整与外立面装饰布置提供基础，类似于3D建模过程中通过拉伸等操作构建粗模。
建模过程中，重要的一点是考虑建筑层高与现实的对应关系。Minecraft的基本单位为格，与现实的换算标准一般为1格对应1m，但现实中建筑往往更为精细，因此如层高等重要数据还需结合项目实际情况进一步确定。“方块交大”以建筑的还原为展示重点，在高度确认过程中，需结合周边建筑高度与实地观察效果（此处为概念图视角）综合确定建筑的重要数据。经综合确认后，佳和楼层数为7层，层高定为4格，其中楼板厚度1格。建模效果如图：
图 8 体块建模完成
2.4 外立面细化
确定整体建模后，便可根据已有模型在外立面添加门窗、露台等细部，以实现建筑的最大化还原。在此过程中，由于2.3节提到的Minecraft精细度不足，细节布置可能存在还原度低、结构矛盾与误差累积的问题，此时可根据PDCA动态控制原理，对问题分析后采取建筑技术手段进行纠偏。
以佳和楼细部建设中遇到的问题为例，层高最初定位5格，但在布置建筑外部水平条形长窗时，出现了窗户高度对应室内楼板的问题，因此重新将层高定为4格，并重新调整高度，最终不仅解决了窗户的对应位置问题，外观也更贴合建筑概念图，展示效果更好。外立面细化效果如图：
图 9 外立面细化完成
2.5 内部结构布置
为美化夜间景观，同时为现实中佳和楼建设完成后根据建筑结构添加内部墙体，需在建筑外壳内部添加楼板与光源。由于无相关参考，仅将楼板铺满整层，并均匀布置点光源。效果如图：
图 10 内部结构布置完成
2.6 周边景观布置
除建筑主体外，地面装饰、周边绿化与区域出入口布置同样位于建筑区域内，因而同样需要布置，以满足展示效果。由于佳和楼周围均为已完工建筑，因此在布置绿化时需考虑与周围景观的一致性，选择风格相近的绿化分隔与树种。周边景观布置如图：
图 11 周边景观布置完成
3 数字孪生项目与实际工程项目进度管理的异同分析
就整个项目进程而言，从项目前期策划到最终的验收及后期回访，建筑的数字孪生项目与实际工程项目总体上十分相似，但在具体施工流程，时间安排等细部也存在着部分差异。
图 12 横道图在BIM中的应用[8]
就二者相同点而言，大型且正式的数字孪生项目同样需要经历前期的考察、设计，施工期间的分工与按流程顺序入场施工等一系列流程，若在一系列工序中统一应用如横道图、流水作业图等项目进度计划手段，可以极大地厘清施工顺序，提升施工效率[9]。同样地，尽管数字孪生项目的施工工序与现实存在区别，但施工过程同样需设定一系列里程碑节点，既有利于统一施工流程，也有利于进行施工质量等其余方面的控制。
至于数字孪生与实际施工的不同点，主要集中于虚拟平台所带来的多方面改变。数字孪生项目大多布置于网络服务器上，各相关方权限分明，每个人都可以是进度计划的监督者，对部分公众项目，甚至社会公众均可入场监督施工，无需担心安全问题，使得进度管理更加透明。同时，由于数字孪生项目基于虚拟平台的建设规则进行建设，现实施工需进行的基础开挖、地基建设、承重结构优先布置与等待混凝土凝固强化等步骤均可延后或直接忽略，使得进度管理在时间上更为紧凑，也无需考虑资源浪费。相比现实，数字孪生最大程度地实现了施工的理想化,升级了管理的技术手段，实现了项目的增值[10]。
4 结论
工程项目管理流程基本符合数字孪生项目施工顺序，也能够在如项目前期策划，施工期间的里程碑节点设置、计划的检查与调整、计划纠偏等方面发挥与现实中一致甚至更为高效的作用。但鉴于数字孪生项目所在平台导致的与现实的诸多差异，在进度控制时也应根据此类差异调整工序与时间。
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参考文献：
[1] Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research[J].Aidan Fuller;Zhong Fan;Charles Day;Chris Barlow. IEEE Access,2020.
[2] 季诺澄,杨亦凯,黄胤维.虚拟校园+元宇宙构筑校园新形态[J].中国教育网络,2023,(07).
[3] 韩冬辰.面向数字孪生建筑的“信息-物理”交互策略研究[D].清华大学,2022.
[4] 袁梦琦.基于建筑领域的数字孪生应用研究[J].住宅与房地产,2022,(33).
[5] 邬樱,李爱群.“城市-建筑-人”耦合视角下数字孪生技术应用与分圈层场景构建[J].工业建筑,2023,53(04)
[6] 戴成元,梁邦勋,程可,邹敏,刘其舟.基于数字孪生的装配式建筑施工过程动态调度研究[J].建筑科学与工程学报,2023,(05).
[7] 袁何斌.上海交通大学佳和楼建设启动[EB/OL].2023:[2023年10月18日].https://news.sjtu.edu.cn/mtjj/20231019/189311.html.
[8] 徐鹏飞,李晋,孙继东.基于BIM技术的建筑工程项目管理研究[J].人民长江,2020,51(S1).
[9] 刘崭.基于BIM技术的房建工程施工管理应用研究[D].西安理工大学,2020.
[10] 郑猛.数字孪生的智慧建筑系统平台设计[J].智能建筑与智慧城市,2022,(03).
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