数字孪生（Digital Twins）之火热，已经成为了一个不争的事实。数字孪生的概念，起源于制造业，现在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。数字孪生十大问题有哪些？指的是什么？今天，小编将通过这篇文章带你全面了解数字孪生！

数字孪生十大问题有哪些

北京智汇云舟科技有限公司成立于2012年，专注于创新性的“视频孪生（实时实景数字孪生）”技术研发与应用。目前，智汇云舟依托自研“孪舟”数字孪生专属引擎，推出了“披萨”低代码PaaS视频孪生开发平台、“速融咖啡”视频孪生一体机及视频孪生行业解决方案等多个产品线。

数字孪生十大问题有哪些

凭借领先的技术基础，智汇云舟持续助力千行百业数字化转型，以及推动产业协作的数字化升级。公司先后参与了许多重点项目建设，应用领域涉及智慧城市、数字乡村、智慧园区、工业生产、交通、水利、电力、军事、应急、场馆等全行业场景。

一、数字孪生的起源

数字孪生最早起源于复杂航天系统工程探索。从1969年NASA的“阿波罗计划”实体孪生体构造，到2003年提出装备数字孪生体来描述实体全生命周期的运行轨迹，2009年DARPA探讨提出“数字孪生范式”，再到现在的广义数字孪生阶段，数字孪生逐步成为一种改造现实世界的通用目的技术。

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二、数字孪生的内涵

数字孪生又称“数字双胞胎”，是物理产品、流程或系统的虚拟副本。它通过使用传感器收集有关物理项目的实时数据，充当真实物理世界和虚拟数字世界之间的桥梁。通过实时传感、连接映射、精确分析和沉浸交互来刻画、预测和控制物理系统，实现复杂系统虚实融合，使系统全要素、全过程、全价值链达到最大限度的闭环优化。

三、数字孪生的发展

数字孪生是尚处于发展进程中的方法体系，数字孪生应用也存在不同的成熟度等级。当前应用最广的是几何孪生，如在数字孪生城市、数字孪生工厂中运用三维建模工具，描述产品形状、尺寸、位置、装配关系等几何参数，实现“以虚仿实”；在几何孪生之上，融合数据与规则，构建具备较为完整的运动和控制逻辑的模型，接收物理世界的真实数据，实现“以虚控实”；通过数据驱动数字模型与物理实体共生长、共进化，形成可应对不确定性的，具备自学习、自演进能力的数字生命体，“以虚预实”、“以虚优实”，最终达到自主动态孪生的理想状态，实现“虚实共生”。

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四、数字孪生的不同形态

数字孪生这一方法论与不同领域结合后呈现出不同形态。根据孪生对象的物理特征，可分为部件级、系统级、体系级；根据孪生对象的时空特性，分为历史态、实时态、未来态；根据孪生对象的运行机理，可分为设计态、制造态、运行态。不同行业领域依据其关注的重点，构建不同层级、不同时态、不同状态的数字孪生体，满足不同行业对象全生命周期管理的弹性需求。

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五、数字孪生的特征

数字孪生具有虚实共生、数据驱动、数字资产、开放架构、生命特征五大特点。它并非单一特定技术，而是提供了一种开放、灵活、弹性的技术框架来不断承载新兴技术，进而涌现出单项技术所不具备的能力，驱动孪生对象不断进化，构造出与现实世界虚实映射的数字空间，在数字空间回溯历史、把握现在、预测未来，提高对复杂系统全生命周期动态演化机理与规律的洞察力与控制力。

六、数字孪生的价值

通过虚实融合、虚实映射，持续改进产品的性能，为客户提供更好的体验，提高产品运行的安全性、可靠性、稳定性，提升产品运行的“健康度”，在此基础上提升产品在市场上的竞争力。同时，通过对产品的结构、材料、制造工艺等各方面的改进，降低产品成本，帮助企业提高盈利能力；而工厂数字孪生应用的价值主要体现在构建透明工厂，提升工厂的运营管理水平，提高整体设备综合效率，降低能耗，促进安全生产等方面。要真正实现工厂数字孪生应用的价值，需要装备用户企业和装备制造企业进行深层次的合作。

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七、数字孪生的优势

1.加快风险评估和生产时间：数字孪生可以帮助公司在产品问世前进行虚拟测试和验证。工程师可以使用它们来识别过程故障；

2.预测性维护：组织可使用数字双主动监控设备和系统，以便在故障前安排维护，提高生产效率；

3.实时远程监控：用户可以远程监控系统；

4.更好的团队合作：流程自动化和系统信息24×7全天候访问，使技术人员能够将更多的时间集中在合作上；

5.更好的财务决策：通过整合财务数据，组织可以利用数字孪生更好、更快地调整决策。

八、数字孪生的功能

从数字孪生功能视角，可以看到数字孪生应用需要在基础设施的支撑下实现。物理世界中产品、服务或过程数据也会同步至虚拟世界中，虚拟世界中的模型和数据会和过程应用进行交互。向过程应用输入激励和物理世界信息，可以得到包括优化、预测、仿真、监控、分析等功能的输出 。

九、数字孪生的全生命周期

数字孪生中虚拟实体的生命周期包括起始、设计和开发、验证与确认、部署、操作与监控、重新评估和退役，物理实体的生命周期包括验证与确认、部署、操作与监控、重新评估和回收利用。值得指出的是，一是虚拟实体在全生命周期过程中与物理实体的相互作用是持续的，在虚拟实体与物理实体共存的阶段，两者应保持相互关联并相互作用。二是虚拟实体区别于物理实体的生命周期过程中，存在迭代的过程。虚拟实体在验证与确认、部署、操作与监控、重新评估等环节发生的变化，可以迭代反馈至设计和开发环节 。

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十、数字孪生的应用

比如在工业制造领域，采用数字孪生技术，通过对运行数据进行连续采集和智能分析，可以预测零部件或产线工作的最佳时间点，也可以提供维护周期的参考依据。数字孪生体也可以提供故障点和故障概率的参考等。

比如在智慧城市领域，数字孪生和5G、智慧城市联系非常密切。借助城市内部署的各类传感器和摄像头，以及物联网技术，这些终端数据可以很快地被提取出来，通过数字化系统采集、计算、分析后传递到云端。城市管理者基于这些数据，可以更好构建数字孪生体，从而高效管理城市。

除了上述领域外，包括数字乡村、水利、电力、轨道交通、重点建筑等很多场景都适合采用数字孪生技术，应用前景非常广阔。