什么是數字孿生?

? ? 數字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。

? ? 其實，簡單來說，數字孿生就是在一個設備或系統的基礎上，創造一個數字版的“克隆體”。

? ? 這個“克隆體”，也被稱為“數字孿生體”。它被創建在信息化平臺上，是虛擬的。

? ? 也許你會說，這不就是電腦上的設計圖紙嘛？CAD搞搞不就有了？

? ? 其實不然。相比于設計圖紙，數字孿生體最大的特點在于：它是對實體對象（姑且就稱為“本體”吧）的動態仿真。也就是說，數字孿生體是會“動”的。

? ? 而且，數字孿生體不是隨便亂“動”。它“動”的依據，來自本體的物理設計模型，還有本體上面傳感器反饋的數據，以及本體運行的歷史數據。

? ? 說白了，本體的實時狀態，還有外界環境條件，都會復現到“孿生體”身上。

? ? 如果需要做系統設計改動，或者想要知道系統在特殊外部條件下的反應，工程師們可以在孿生體上進行“實驗”。這樣一來，既避免了對本體的影響，也可以提高效率、節約成本。

? ? 除了“會動”之外，理解數字孿生還需要記住三個關鍵詞，分別是“全生命周期”、“實時/準實時”、“雙向”。

? ? 數字孿生是源自工業界的概念。在工業制造領域，有一個詞叫做“產品生命周期管理（PLM）”。相信很多人都聽說過。

? ? 全生命周期，是指數字孿生可以貫穿產品包括設計、開發、制造、服務、維護乃至報廢回收的整個周期。它并不僅限于幫助企業把產品更好地造出來，還包括幫助用戶更好地使用產品。

? ? 而實時/準實時，是指本體和孿生體之間，可以建立全面的實時或準實時聯系。兩者并不是完全獨立的，映射關系也具備一定的實時性。

? ? 雙向，是指本體和孿生體之間的數據流動可以是雙向的。并不是只能本體向孿生體輸出數據，孿生體也可以向本體反饋信息。企業可以根據孿生體反饋的信息，對本體采取進一步的行動和干預。

工業制造

? ? 數字孿生起源于工業制造領域。工業制造也是數字孿生的主要戰場。

? ? 在產品研發的過程中，數字孿生可以虛擬構建產品數字化模型，對其進行仿真測試和驗證。生產制造時，可以模擬設備的運轉，還有參數調整帶來的變化。

? ? 數字孿生能夠有效提升產品的可靠性和可用性，同時降低產品研發和制造風險。

? ? 維護階段，數字孿生也能發揮重要作用。

? ? 正如前文所說，美國空軍提出數字孿生，就是為了幫助更好地維護戰斗機。

? ? 采用數字孿生技術，通過對運行數據進行連續采集和智能分析，可以預測維護工作的最佳時間點，也可以提供維護周期的參考依據。數字孿生體也可以提供故障點和故障概率的參考。

? ? 數字孿生給工業制造帶來了顯而易見的效率提升和成本下降，使得幾乎所有的工業巨頭趨之若鶩。

? ? 以美國通用公司為例。他們號稱自己已經為每個引擎、每個渦輪、每臺核磁共振創造了一個數字孿生體（截至2018年，GE已經擁有120萬個數字孿生體）。

? ? 通過這些擬真的數字化模型，工程師們可以在虛擬空間調試、實驗，能夠讓機器的運行效果達到最佳。

? ? 國內的很多工業科技企業也在數字孿生技術上有所布局，其中包括樹根互聯、研華科技、軟通動力等。

智慧城市

? ? 除了工業制造之外，數字孿生和5G、智慧城市也有非常密切的關系。

? ? 我們知道，5G將開啟“萬物互聯”的時代，它使得人類的連接技術到了前所未有的高度。

? ? 未來，在5G的支持下，云和端之間可以建立更緊密的連接。這也就意味著，更多的數據將被采集并集中在一起。

? ? 這些數據，可以幫助構建更強大的數字孿生體。例如，一個數字孿生城市。

? ? 如今，我們的城市布滿了各種各樣的傳感器、攝像頭。借助包括5G在內的物聯網技術，這些終端采集的數據可以更快地被提取出來。

? ? 在數字孿生城市中，基礎設施（水、電、氣、交通等）的運行狀態，市政資源（警力、醫療、消防等）的調配情況，都會通過傳感器、攝像頭、數字化子系統采集出來，并通過包括5G在內的物聯網技術傳遞到云端。

? ? 城市的管理者，基于這些數據，以及城市模型，構建數字孿生體，從而更高效地管理城市。

? ? 相比于工業制造的“產品生命周期”，城市的“生命周期”更長，數字孿生帶來的回報更大。當然，城市數字孿生的部署難度也更大。

? ? 事實上，印度海德拉巴、新加坡，還有我們中國的深圳、雄安，都已經在做這方面的摸索和嘗試。大量的投資，正在涌向“智慧城市+數字孿生”的應用場景。

? ? 阿里的“城市大腦”、“數字平行世界”，還有科大訊飛的“訊飛超腦”，都涉及到智慧城市和數字孿生的結合。

? ? 除了上述領域之外，包括園區、基建工程、醫療、物流、環保等很多場景都適合采用數字孿生技術，應用場景非常廣闊。