什么是数字孪生？

数字孪生是充（chōng）分（fèn）利用物（wù）理模型、传感器（qì）更（gèng）新、运行（háng）历史等（děng）数据，集成多（duō）学（xué）科、多物理（lǐ）量、多（duō）尺度、多概率的仿真（zhēn）过程，在（zài）虚拟空（kōng）间中完成映射，从而反映相对应（yīng）的实体装备的全生命周期（qī）过程。

现（xiàn）如今，数字孪生技术不只应用在制造业，它已经彻底进入了物（wù）联网，人（rén）工智能和数据分（fèn）析的融合（hé）世界。随（suí）着更复（fù）杂的“事物（wù）”与生成数据的能力（lì）联系在一起，拥有数字等同物使数据科学家和其他IT专业（yè）人员，能（néng）够以最（zuì）高效率优化部署虚（xū）拟场景。

数字孪生技术已经扩（kuò）展（zhǎn）到包括建（jiàn）筑物，工厂甚至（zhì）城市等大型项（xiàng）目，有人说流程可以拥有数字孪生（shēng），从而（ér）进一步扩展了这一概念。这个想法首先出现在NASA：早期太空舱（cāng）的完整模型在地面上用（yòng）于镜像和诊断轨道中的问题，最终被全数字（zì）模拟（nǐ）所取代。

但在Gartner将“数字（zì）孪生”列为2017年十（shí）大战略技术趋（qū）势之一后，这个名词才真（zhēn）正流（liú）行起来。Gartner表示，数字孪生是物理事物或系统（tǒng）的动（dòng）态软（ruǎn）件模（mó）型，它依赖传感器数（shù）据。

三到（dào）五（wǔ）年内，数以亿计的（de）物件将由数字（zì）孪生呈现。一年后，Gartner再次将数字孪生（shēng）列为（wéi）主要趋势，并预测，到2020年（nián），估计有210亿个连接（jiē）的传（chuán）感器和终端，数字孪生将在不（bú）久（jiǔ）的将（jiāng）来存在于数十亿个事物中。”

本（běn）质上，数字孪生是一种计算机程序，它将有关物理对象（xiàng）或系统的真实数据作为输入（rù），并（bìng）将生（shēng）成的（de）数（shù）据作为输出，预（yù）测或（huò）模拟物理对象或系统将如何受到（dào）这些输（shū）入的影响（xiǎng）。

数字孪（luán）生如何工（gōng）作？

数（shù）字（zì）孪生的诞（dàn）生是（shì）由专家（jiā）（通常是（shì）数据科学或应用（yòng）数（shù）学专家）建立的。这些开发人员研（yán）究了被模仿的物理对象或系统基础的物理学（xué），并（bìng）使用（yòng）该（gāi）数据（jù）开发（fā）了数学模型，以模拟数字空间中的真实世界。

数字孪生的构造使其可以接收（shōu）来自（zì）传感器的输入，这些传感器从真实世界的（de）数（shù）据。这使数（shù）字（zì）孪生可（kě）以实时（shí）地（dì）仿真物理（lǐ）对象，在这个过程中可以洞察性能和潜在（zài）问（wèn）题。数字孪生也可以根据（jù）其物理对应（yīng）物的（de）原型进行设计，在这（zhè）种情况下，数字孪生可以在产品（pǐn）精制时提供反（fǎn）馈。在构建任何物理版本之前，数（shù）字孪生甚至可以自己（jǐ）作为原型。

数（shù）字（zì）孪生实例（lì）

这里（lǐ）有两个数字孪生的例子——汽车（chē）和货船——让您了解潜（qián）在应用。飞机（jī）引（yǐn）擎、火（huǒ）车、轮船（chuán）和涡轮机等（děng）物（wù）体，可以在实际生产之前进行数字化设计和测试（shì）。这些数（shù）字孪生也可用于（yú）帮助维护操作。例如，技术人（rén）员可以在应用（yòng）物理孪生之（zhī）前，使用数字（zì）孪生胎对某件设备的建议修复（fù）进行测试。

数字孪生业务应用程序（xù）存在（zài）于多个领域：

●制造业是数字孪生部署最（zuì）广泛的（de）领域，工厂已（yǐ）经在使用数字孪生来模拟其流程（chéng），正如（rú）德勤的案例研究

●汽车数字孪生之所以成为可能，是因为汽车已经（jīng）装（zhuāng）有遥测传感器，但是随着越来越（yuè）多（duō）的（de）自动驾驶汽（qì）车（chē）上路，完善（shàn）技术将（jiāng）变（biàn）得更加重要。

●医疗保健是产生上述数字孪（luán）生的领域。创可（kě）贴大小的（de）传感器（qì）将健康信息发送回数字孪生，用于监视（shì）和预测患者的健康状况。

数字（zì）孪（luán）生和物联网

显然，物联网传（chuán）感器的爆炸式增长（zhǎng）使（shǐ）数字孪（luán）生成为可能（néng）。随着物联网（wǎng）设备的完善，数字孪生方案可（kě）以包（bāo）含（hán）较小和（hé）较不复杂的对（duì）象，这给企业带来了额外的好处。

数字孪（luán）生可用于根据可变数据预测不同的结果。这类（lèi）似于科（kē）幻电影（yǐng）中经常出现的运行（háng）模拟场景，其中在数字环境中证明（míng）了可能的（de）场景。借助额外的软件和数据分（fèn）析，数字（zì）孪（luán）生通（tōng）常可（kě）以优化IoT部署以实现最高效（xiào）率，并帮助设计人（rén）员在实际部署之前确（què）定（dìng）应该去的地（dì）方或操（cāo）作方式。

数字孪（luán）生可以（yǐ）复制物理对象（xiàng）的次数越多，发现效率和其他好处的可能性就越大。例（lì）如，在制造（zào）过程中，仪器越高的设备越多，数字孪生可能会更（gèng）准（zhǔn）确地模拟设（shè）备随时间的运行情（qíng）况，从而有助于预测未来的性能和可（kě）能的故障。

数字孪生供应商

建立数字孪生非（fēi）常复杂，目前还没有（yǒu）标准化的平台。从事该领域工（gōng）作的Ian Skerrett，其背（bèi）后拥有悠久的（de）开放源代码历史，他提出了一个数（shù）字孪生平（píng）台的框架（jià），这只（zhī）是第一步，因为这（zhè）一（yī）领域还处于萌芽阶段。

与许多（duō）新兴技（jì）术相比，商业数（shù）字孪生（shēng）产品实际上来（lái）自该领域的一些最（zuì）大公（gōng）司。例如，通用电（diàn）气（GE）在内部开发了数字孪生技术，作为喷气发动机制造过程的（de）一部（bù）分，现在向客户提供专业知（zhī）识（shí）。

另一家（jiā）大规模与制造的（de）工业（yè）巨头西门子（Siemens）也（yě）是如此。为了不被这些工厂（chǎng）供应商超越（yuè），IBM正（zhèng）在（zài）营（yíng）销“数字孪生”，作为其物联（lián）网计划（huá）的一部（bù）分，微软（ruǎn）也在Azure的保护伞下推出了自己的数（shù）字孪生平台。

数字孪生（shēng）与预测孪生

“数字孪生”可以包括设（shè）备说明（míng），3D渲染（rǎn）以及设备（bèi）中（zhōng）所有传感器的（de）详细信息。它不断生成（chéng）模拟现（xiàn）实生活选择的传感（gǎn）器读数。”

Puri写道，可预测孪生“为设（shè）备的（de）未来（lái）状态和行为建模”。“这是基于来自其他（tā）设备的历史数据，这些数据可（kě）以（yǐ）模拟故障（zhàng）和其他需要注意（yì）的情况。”

作为其数字孪生计（jì）划的一部分，Microsoft正在采用该概（gài）念并（bìng）将其应用于除物（wù）理产品之外的流程中。 在（zài）白皮书中，Microsoft提出了数字处理孪生的想（xiǎng）法：

微软表示：“流程清单是数字化（huà）转型的下一（yī）个阶段，使整个（gè）工厂和供应链中（zhōng）的产品数字孪生受益更多。”相关的（de）白皮书重点强（qiáng）调了一些先进的制（zhì）造场（chǎng）景。

数字孪生的好处（chù）

数字孪生可以实时查看物理资（zī）产的情况，从而从根本（běn）上（shàng）减轻（qīng）维护负担。雪佛龙公司正在为其油田和炼油厂推出数字孪生技术，预计将（jiāng）节省数百万美元（yuán）的维护费用。西门子（zǐ）表（biǎo）示，使用数字孪生（shēng）对尚未制（zhì）造的物体进行（háng）建模（mó）和（hé）原型设（shè）计，可以（yǐ）减少产品缺陷并缩短产品（pǐn）上市时间（jiān）。

但请（qǐng）记住，Gartner警告称，“数字孪生并（bìng）非刚需，可能会增加复杂（zá）性。”对（duì）于特定的（de）商业问题而言，数（shù）字孪生可能存在成本、安全（quán）性、隐私和集成等方面的（de）问题。”

数字孪生技能

有兴（xìng）趣成为（wéi）数字孪生（shēng）专业（yè）人士吗？这些技能要求（qiú）很高，并且需（xū）要机（jī）器学习，人工智（zhì）能，预测分析和其他（tā）数据科学功能方面的（de）专业（yè）知识。这就是大（dà）公司在此领（lǐng）域（yù）挂出招（zhāo）牌（pái）的原因之一：可能聘（pìn）请顾问（wèn）团（tuán）队比提升内部员（yuán）工的技能（néng）更为合理。