首先，什么是数字孪生？
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域。
数字孪生（Digital Twin）已经走过了几十年的发展历程，只不过以前没有这样命名，而是发展到了一定阶段，人们意识到应该给这种综合化的技术起一个更确切的名字。
数字孪生按照定义来说是指物理实体与其数字虚体之间的精确映射的孪生关系。比如，软件里面有个3D的小人，做任何动作，这个3D的就会跟着做任何动作; 小人体温上升了，3D的小人体温也会上升；小人饿了， 3D的小人会显示你饿了，当然3D的小人不会真的去吃饭，只是会通过一些指标来得出结论饿了。
数字孪生早期模型出现并被运用到城市建设中，喜欢玩/制作游戏的小伙伴，或许在游戏中也早就与数字孪生打过照面。
（《城市：天际线》）
（《Minecraft》）
是不是很眼熟，数字孪生就是作为虚拟空间中对实体物理世界的镜像。
Unity也在今年六月刚刚发布了智能制造数字孪生工具包 Unity Manufacturing Toolkit（Alpha），旨在帮助零基础用户迅速构建智能制造数字孪生系统，方便连接物理与真实世界，增强研发、生产、销售能力（https://unity.cn/product/umt）。
数字孪生对于企业发展的帮助
数字孪生包含：
- 数据采集：智能感知物理实体的数据
- 数据映射展示：建立物理实体和数字实体所有变量的虚实映射
- 仿真模拟：在数字虚体上来反映物理实体的动态
- 交互协同：把数字虚体的改变反馈给物理实体，实现交互协同
数字孪生对企业的帮助有：
- 降低生产和维护期间的成本
在出现可用的原型之前，产品会经过多次迭代。该过程非常昂贵，因为它需要大量的时间和人力。
数字孪生可以减少实际生产中的缺陷，从而使工程师可以在虚拟环境中进行所有测试和仿真。纠正数字世界中的缺陷比现实中更容易，更便宜和更快。制造商可以消除几乎所有未来可能存在的输出的风险，并确保物理对象将完全按计划执行。
该技术提供了进一步的维护，可以减少员工的参与，这对于企业来说也是具有成本效益的。 - 缩短上市时间
当公司使用数字孪生技术创建产品或服务时，可以大大缩短产品上市时间。产品的生命周期是在数字环境中执行的，可以更快，更轻松地完成所有改进。虚拟原型验证了其物理副本在现实中的行为，从而优化了开发的效率和时间。 - 具有前瞻性解决问题的能力
虚拟副本对其物理原型执行恒定的远程控制，并通过传感器收集各种状态信息。对收集到的数据进行分析可以预测可能发生的故障，例如，如果备件几乎已磨损并且需要更换。操作员将获得有关问题的报告并及时解决。如果在损坏前更换备件，制造商将避免更多的严重损坏和不必要的停机时间，从而节省时间和金钱。
数字孪生技术是全球经济发展的下一步，它使人们可以监视，分析和优化各种系统的性能，并帮助做出更好的决策。
（数字孪生示意图）
数字孪生的企业中的具体应用
- 数字孪生保障燃气站的安全线
目前，数字孪生技术在中国已经有了很多的落地案例。例如北京燃气场站，一个能够满足北京市将近200万人口的天然气使用需求的燃气站点就引进了数字孪生技术。
燃气泄露极易引发爆炸事故，一旦发生会对人民的生命和财产安全造成严重威胁。但在传统的燃气管理系统中，燃气管道一般仅由人工进行巡检，很多隐患并不能被及时被发现。2021年4月，湖北十堰发生的燃气爆炸事故起因就是人工对燃气管道隐患没有排查清楚，导致现场25人死亡。
为了减少类似事故的发生，北京燃气场站首次引用了数字孪生技术来为燃气输送安全保驾护航。燃气站对于数字孪生技术的需求主要有两个方面：一是稳定运行，二是安全。北京燃气场站利用数字孪生技术建立了一个“所见即所得”的三维可视化监控系统。这个系统使得站点可以及时了解当前的燃气存量，燃气管道阀门的打开程度，燃气的流量与压力，以及系统内其它的数据。当然，也能监测管道是否有漏气。
这个可视化监控系统的三维，指的是全天候，全要素和全方位。根据燃气系统的实验模拟显示，管道网中存在许多老鼠能够钻进去，但是人进不去，看不见，也检测不到的位置。而数字孪生技术可以帮助站点实现狭小空间的、地下空间的可视化检测。
- 数字孪生助力城市建设
雄安新区是现在唯一一个从建设之初，就从数字化角度来进行设计的城市。雄安中所有施工的建筑物及城市规划都建立了先进的数字化BIM模型。在雄安新区，当需要给某个区域铺设水网与燃气网时，可以提前在相关模型中进行仿真预测，推演方案的合理性与成本。
（雄安新区的数字孪生模型）
- 数字孪生走进纺织厂
从去年疫情开始，许多纺织企业纷纷向数字孪生技术抛来橄榄枝。纺织车间的规模一般都比较大，涉及的流程非常多。例如，一个落丝线的小环节就包含了通过化学原料纺织长线，通过设备卷成丝饼，通过中转设备转运等多项环节。
而在疫情期间，口罩等医疗纺织物的需求量暴增，这对纺织厂的生产效率提出了新的挑战。而数字孪生技术的加入则使得工厂实现了远程监测、巡检、运维，这可以帮助工厂制定更为合理、紧密的工作流程，减少工人现场操作的工作时长与各环节的无效等待，降低工伤的概率，实现生产效率的突破性提高。
数字孪生工厂
上述例子可知，数字孪生是可以有效帮助企事业提高管理效率的，各方面均匀突破。因为很多提供服务的企业也只是做可视化服务，所以才会有看起来的没什么实质性突破，做表面功夫。
数字孪生应用领域
数字孪生起源于制造业，是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。现已广泛应用到了智慧城市、智慧交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居等行业。简而言之，数字孪生无处不在，数字孪生技术将是未来十年最有潜力的战略科技趋势。
数字孪生是数字经济新蓝图，与大数据、人工智能、5G并列，是“十四五”、“新基建”重要组成部分，已列入国家战略。数字孪生将成为各行各业的新型基础设施之一，而数字孪生应用场景仅被开发不到1%，数字孪生将从新兴市场走向主流市场，未来数字孪生也将对各行各业的发展提供突破性帮助。
综上，企事业的重点在于本职的成产线、技术本身等，数字孪生目前对企事业的帮助重点在于可视化（即呈现），后续的控制、预测等很少或质量较低。任何技术都需要时间去发展、进步，后续的数字孪生能否对企业发展起实质性突破作用，拭目以待。
