什么是数字孪（luán）生（shēng）？

数字孪生是充分利用物理模型（xíng）、传（chuán）感器更新、运行历史等数据，集成多（duō）学科、多（duō）物理量（liàng）、多尺（chǐ）度（dù）、多（duō）概率的仿真过程，在（zài）虚拟空间中完成映（yìng）射，从而反映相对应的实体装备（bèi）的（de）全生命周期过程。

现（xiàn）如今，数字孪生技术不（bú）只应用在制造业（yè），它已经彻底进入了物联网，人（rén）工智能和数据分析的融合世（shì）界。随（suí）着更复杂的（de）“事（shì）物（wù）”与生成（chéng）数据（jù）的能力联系在一起，拥有（yǒu）数字（zì）等同物（wù）使数据（jù）科学（xué）家和其他IT专业人员（yuán），能够以最高效（xiào）率（lǜ）优化部署虚拟场景（jǐng）。

数（shù）字孪生（shēng）技术已经（jīng）扩展到（dào）包括建（jiàn）筑物，工厂甚至城市等大型项目，有人说流程可以拥（yōng）有数字孪生（shēng），从而进一步扩展（zhǎn）了（le）这（zhè）一（yī）概（gài）念。这个（gè）想法首（shǒu）先出（chū）现在NASA：早期（qī）太空舱的完整（zhěng）模型在地面上（shàng）用于镜像和诊（zhěn）断轨道中的问题，最终被全数字模拟所取代。

但在Gartner将“数（shù）字孪生”列为2017年十大战略技术趋（qū）势（shì）之（zhī）一（yī）后，这个名（míng）词才真正流行起来。Gartner表示（shì），数字（zì）孪生是（shì）物理事物或（huò）系统的动态软件模（mó）型，它依赖（lài）传感器（qì）数据。

三到五年内，数以亿（yì）计的物件将（jiāng）由（yóu）数（shù）字孪生呈现。一年后，Gartner再（zài）次将数字孪生列（liè）为主要（yào）趋势（shì），并预测，到2020年，估计有210亿个连接的传感器（qì）和终（zhōng）端，数（shù）字（zì）孪生将在（zài）不（bú）久（jiǔ）的将（jiāng）来（lái）存在于数十亿（yì）个事物中。”

本质（zhì）上，数字孪生是一种（zhǒng）计算机程序，它将有关（guān）物理对象或（huò）系统的真实数（shù）据作（zuò）为输（shū）入，并（bìng）将（jiāng）生成的数据作为输出，预测或模拟物（wù）理对象或（huò）系统将如何受到这些输入的（de）影（yǐng）响。

数字孪（luán）生如何工作？

数字孪生的诞生是由专家（通常（cháng）是数据（jù）科学或应用数学专家）建立的。这些开发（fā）人员研究了被模仿的（de）物理对象或系（xì）统基础的（de）物理学，并使用该数据开发了（le）数学模型（xíng），以模拟数字空间（jiān）中（zhōng）的真（zhēn）实世界。

数（shù）字孪生的构（gòu）造使其可以接收来自传（chuán）感器的输入，这些（xiē）传感器（qì）从真实世界（jiè）的（de）数据。这使数字孪生可以实时地仿真物理对象，在这个过程中可以洞（dòng）察性能和潜在问（wèn）题。数字（zì）孪生也可以根据其物（wù）理对应物的原型进行设计，在（zài）这种情（qíng）况下，数字孪生可以（yǐ）在产品精制时提供反馈。在构建任何物理版本（běn）之前，数字孪生甚（shèn）至（zhì）可以自己作为原型。

数字孪生实例（lì）

这里有（yǒu）两个数字（zì）孪生（shēng）的例（lì）子——汽车（chē）和货船——让您（nín）了解潜在应用（yòng）。飞机引擎、火车（chē）、轮（lún）船和（hé）涡轮（lún）机等（děng）物体，可以在实际生产之前进（jìn）行数（shù）字（zì）化设计和（hé）测（cè）试（shì）。这（zhè）些数字孪生也可用于帮助维护（hù）操作。例（lì）如（rú），技术人员可以在应用物理孪生之前，使用数字孪生胎（tāi）对某件设备的建议修复进（jìn）行（háng）测试。

数（shù）字孪生业务应（yīng）用程序存在于多个领域：

●制造业（yè）是数（shù）字孪生部（bù）署最（zuì）广泛的领域，工厂已经在使用（yòng）数字孪生来模拟其流（liú）程，正如（rú）德（dé）勤的案例研究

●汽车数字孪生（shēng）之所以成为可能，是因为汽车已经装有遥测传感（gǎn）器，但是随（suí）着越来越多的自动（dòng）驾驶汽车上路，完善技（jì）术将变得更加重要。

●医疗保健是产生上述数字孪生（shēng）的领域。创可贴大小（xiǎo）的传感器将健康信息（xī）发送回数字孪（luán）生（shēng），用于监（jiān）视和预测患者的健康状（zhuàng）况。

数字孪生和（hé）物联网

显然，物联网（wǎng）传感器的爆炸式增长使数字孪生成为可（kě）能。随（suí）着物（wù）联网设备的完善，数字（zì）孪（luán）生方案可以包含较（jiào）小和较不（bú）复杂的对象，这给企业带来（lái）了额外（wài）的（de）好处。

数字孪生可用于根据可变数据（jù）预（yù）测（cè）不（bú）同的结（jié）果。这类似于（yú）科幻电影（yǐng）中经（jīng）常出现的（de）运行模拟场景（jǐng），其中在数字环境中（zhōng）证明了（le）可能的场（chǎng）景（jǐng）。借（jiè）助额外（wài）的软件和数据分析，数字孪生通常（cháng）可以优化IoT部署以实现（xiàn）最高效率，并帮助设计人员在实际（jì）部（bù）署之前（qián）确定应该（gāi）去的地方或操（cāo）作方式。

数（shù）字孪生可以复制（zhì）物理对象的次（cì）数越多，发现效率和（hé）其他好处的可能性（xìng）就越（yuè）大。例如，在制造过（guò）程中，仪器越高的设备越多，数字孪（luán）生可能会更准（zhǔn）确地（dì）模拟设备随时间（jiān）的运行情况，从而有（yǒu）助于预（yù）测未来的性能（néng）和可能的故障。

数字（zì）孪生（shēng）供应商

建立数字孪生非常复杂，目前还没有标（biāo）准化的平台（tái）。从事该领域工作的Ian Skerrett，其背（bèi）后拥有悠久的开放源代码历史，他提出了一个数字（zì）孪生（shēng）平台的框架，这只是第一步，因为这一领域还处于萌芽阶段。

与许（xǔ）多新兴技术相（xiàng）比，商业数（shù）字（zì）孪生产品实际（jì）上来自该领域的一（yī）些最大（dà）公司。例如，通（tōng）用电（diàn）气（qì）（GE）在内部开发了数（shù）字孪生技术，作为（wéi）喷（pēn）气发动机制造过程（chéng）的一（yī）部分，现在向客户提供专（zhuān）业知识。

另一家（jiā）大规模与制造的工（gōng）业巨头西门子（Siemens）也是如此。为了不被这（zhè）些工厂供应商超越（yuè），IBM正（zhèng）在营销“数字孪生”，作（zuò）为其物（wù）联网计划的（de）一（yī）部分，微（wēi）软也（yě）在Azure的保护（hù）伞下推出了（le）自己的数字孪生平台（tái）。

数字孪（luán）生与预测孪生

“数字孪（luán）生”可以包括设备说明，3D渲染以及设备中所有传感器（qì）的详细信息。它不（bú）断生成（chéng）模拟现实生活（huó）选择的传感器（qì）读数（shù）。”

Puri写道，可预测孪生“为设备的（de）未来状态和行为建（jiàn）模”。“这是基于来自其他设备的历史数据，这些数据可以模（mó）拟故障和其他需要注意的情况。”

作为其数字孪生计划的一部分，Microsoft正在采用该概念并将其应用于除（chú）物理产品之外（wài）的流程中（zhōng）。 在白皮书（shū）中，Microsoft提出（chū）了数（shù）字处理孪生（shēng）的（de）想法（fǎ）：

微软表示（shì）：“流（liú）程清单（dān）是数字化转型的下一个阶（jiē）段，使整个（gè）工厂（chǎng）和供应链中的产（chǎn）品数字孪生受（shòu）益（yì）更多。”相关的（de）白皮书（shū）重点强调了（le）一些先进的制造场景。

数字孪生的好处

数字孪生可以实时查看（kàn）物理资产（chǎn）的情况（kuàng），从而从根本上（shàng）减（jiǎn）轻维护负担。雪佛龙公司正在为其油田和（hé）炼油厂推出数字孪（luán）生（shēng）技术，预计（jì）将节省数百万美元的维护费用。西（xī）门（mén）子表示，使用数字（zì）孪（luán）生对尚（shàng）未制（zhì）造的物体进行建模和原（yuán）型设（shè）计，可以（yǐ）减少产品缺陷并缩（suō）短产品上市时间。

但请记（jì）住（zhù），Gartner警告称（chēng），“数字孪生并非刚需，可能会增（zēng）加复杂性（xìng）。”对于特定的商业问题而言（yán），数字孪生可能（néng）存在成本、安全（quán）性、隐（yǐn）私（sī）和集成（chéng）等方（fāng）面（miàn）的问题。”

数字孪生技能

有（yǒu）兴（xìng）趣成为数（shù）字孪生专业人（rén）士吗？这（zhè）些技（jì）能要求很高，并且需要机器学习，人工智能，预测分析和其他数据科学功能方面的（de）专业知识。这就是（shì）大公（gōng）司在此领域（yù）挂出（chū）招牌的原因之（zhī）一（yī）：可能聘（pìn）请顾问团（tuán）队比提升内部员工的技能更（gèng）为合理。