什么是数字孪（luán）生？

数字孪生是充分（fèn）利用物理模型、传（chuán）感（gǎn）器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理（lǐ）量、多尺度、多概率的（de）仿真过程（chéng），在（zài）虚拟空间中完成映射（shè），从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

现如今（jīn），数字（zì）孪生（shēng）技术不（bú）只应用在制造业，它已经彻底进（jìn）入（rù）了物联网，人（rén）工智能和数据分析的融合世（shì）界。随着更复（fù）杂的“事物”与生（shēng）成数据的（de）能力联系在一起，拥有数字等同物使（shǐ）数据科学家和（hé）其（qí）他IT专（zhuān）业（yè）人员，能够以最（zuì）高效率优（yōu）化部署虚拟场（chǎng）景。

数字孪生（shēng）技术已经扩展到包（bāo）括建（jiàn）筑物，工（gōng）厂甚至城（chéng）市等（děng）大型项目，有人（rén）说流程（chéng）可以拥有数字孪生，从而进（jìn）一步扩展了这一概念。这个（gè）想法首先出现在NASA：早期太空舱的（de）完整模（mó）型在地面上用于镜像和诊断轨道中的问题，最终被（bèi）全数字模（mó）拟所取代。

但（dàn）在Gartner将“数字孪生”列为2017年十（shí）大战略技（jì）术趋势（shì）之一后，这个（gè）名（míng）词才真正流行起来。Gartner表（biǎo）示，数字（zì）孪生是（shì）物理事物或系统（tǒng）的动态软件模型，它（tā）依赖传感器数据（jù）。

三到五年内，数以亿计的物（wù）件将由数字孪生呈现（xiàn）。一年（nián）后，Gartner再次将数字孪生列为主（zhǔ）要趋（qū）势（shì），并（bìng）预测，到2020年（nián），估计有210亿（yì）个连接的传感器和终端，数字（zì）孪生（shēng）将在不久的将来存在于（yú）数十亿（yì）个事物中。”

本质上（shàng），数字孪生是一（yī）种计算机程（chéng）序，它将有关物理对象或（huò）系统的真实数据（jù）作为（wéi）输入，并将（jiāng）生成（chéng）的数（shù）据作为（wéi）输出，预测或模拟物理对象或（huò）系统将如何受到这些（xiē）输入的影响。

数（shù）字孪生如何（hé）工作（zuò）？

数字孪（luán）生的诞（dàn）生是由（yóu）专家（通常是数（shù）据科学或（huò）应用数学专家）建立的。这（zhè）些开发（fā）人员研究了被模仿的（de）物（wù）理对（duì）象或系统（tǒng）基（jī）础的物理学，并使用该数（shù）据开发（fā）了数（shù）学模型，以模拟（nǐ）数字空间中（zhōng）的真实世界（jiè）。

数字孪生的构（gòu）造使其可以接收来自传感（gǎn）器的输入，这些传感器从真实世界的数据。这使数（shù）字孪生可（kě）以实时地仿真物理对象，在这个过程中（zhōng）可以洞（dòng）察（chá）性能（néng）和潜在问题。数字孪生也可以根据其物理对应物的原型进行（háng）设计，在这种情（qíng）况（kuàng）下，数字孪生可（kě）以在产品精制（zhì）时提供反馈。在（zài）构（gòu）建任何物理版本之（zhī）前，数（shù）字（zì）孪生甚至可以自己（jǐ）作为原型。

数字孪生实（shí）例

这里有两个数字孪生的例子——汽车和货船——让您了解潜在应用。飞机引擎（qíng）、火车、轮船（chuán）和（hé）涡轮机等（děng）物体，可以（yǐ）在实际生产之前进行数字（zì）化（huà）设（shè）计和测试。这些数字（zì）孪生也可用于（yú）帮助（zhù）维（wéi）护操作。例如，技术人员可以在应（yīng）用物理孪生之（zhī）前，使（shǐ）用数字孪生胎（tāi）对某件设（shè）备的建议修复（fù）进行测试。

数字孪生业务应（yīng）用（yòng）程序存在于多个领域（yù）：

●制造业（yè）是（shì）数字孪（luán）生部署最广泛的领（lǐng）域，工厂已（yǐ）经在使（shǐ）用数字孪生来模拟其流程，正如德勤的案（àn）例研究（jiū）

●汽车数字孪生之所以成（chéng）为可能，是因为（wéi）汽车（chē）已经装（zhuāng）有遥测传感器，但是随着越（yuè）来（lái）越多的自动驾驶汽车上路，完善技术将变得（dé）更加重（chóng）要。

●医疗保健是产生上（shàng）述数字孪生的领域。创可贴大（dà）小的（de）传感器将健康信息发送回（huí）数字孪生，用于监视和预（yù）测（cè）患者的健康状况。

数字（zì）孪（luán）生和物联（lián）网

显然（rán），物（wù）联网传感器的爆炸式（shì）增长使数（shù）字孪生成为可（kě）能。随（suí）着物联网设备的完善，数字孪生方案可以包含较小和（hé）较不复杂的对象，这给企业带（dài）来（lái）了（le）额外的好（hǎo）处。

数字孪生可用于根据可变数据预测（cè）不同的结果。这类似于（yú）科幻电影中经常出现的运行模（mó）拟（nǐ）场景（jǐng），其中在数字（zì）环境中证（zhèng）明了（le）可（kě）能的（de）场景。借助额外（wài）的软件和数据分析，数（shù）字孪（luán）生通常可以（yǐ）优（yōu）化IoT部署以实现最高效率（lǜ），并帮（bāng）助设计人员（yuán）在实（shí）际部署之（zhī）前确定应该去的地方或操（cāo）作方式。

数字孪生可以复制物（wù）理对象（xiàng）的次数越多，发现效率和其他好处的可能（néng）性就越大。例如，在制造过程中，仪器越高的设备越多，数字孪（luán）生可能会更准确地模拟设备（bèi）随时间的运行情况（kuàng），从而（ér）有（yǒu）助于预测未来的性能和（hé）可能的故障（zhàng）。

数（shù）字孪（luán）生供（gòng）应商

建立数字（zì）孪生非常复杂，目（mù）前还没有标准化的平台。从事该领域工作的Ian Skerrett，其背后拥有悠久的（de）开放源代码历史（shǐ），他提（tí）出了一个数（shù）字孪生平台的框架，这只是第一步，因为这一领（lǐng）域（yù）还处于萌芽阶段。

与许（xǔ）多新兴技术（shù）相比，商业数字孪生（shēng）产（chǎn）品实际上来自（zì）该（gāi）领域（yù）的一些最大公（gōng）司（sī）。例如，通用电气（qì）（GE）在内部开发了数字孪（luán）生技（jì）术，作为喷气（qì）发动机制造过程的一部（bù）分，现在向客户（hù）提（tí）供专业知识。

另一家（jiā）大规模与制造的（de）工业巨头（tóu）西门子（Siemens）也是如此。为（wéi）了不被这些工厂供应商（shāng）超越，IBM正在营销“数（shù）字孪生”，作为其物（wù）联（lián）网计划的（de）一部分，微软也在Azure的保护伞下推出了自己的数（shù）字孪（luán）生平台。

数字（zì）孪生与预测孪（luán）生

“数（shù）字孪（luán）生”可以包（bāo）括设备说明，3D渲染以及设备中（zhōng）所有（yǒu）传感器（qì）的详（xiáng）细信息。它不断生成模拟现实生活选择的传（chuán）感器读数。”

Puri写（xiě）道，可预测孪生“为设备（bèi）的未来（lái）状态和行为建模”。“这是（shì）基于来自其他设备的历史数（shù）据，这（zhè）些数据可以模拟故障和其他需要（yào）注意的（de）情况。”

作（zuò）为其数字孪生计划的一部分，Microsoft正在（zài）采用该（gāi）概念并将其应用于除（chú）物理产品之外的流程（chéng）中。 在白皮书中，Microsoft提出了数字处（chù）理孪生的想法：

微软表示：“流程清单是（shì）数字化转型的下（xià）一个阶段，使整个工（gōng）厂（chǎng）和供应（yīng）链中的（de）产品数字孪（luán）生受（shòu）益更（gèng）多。”相关的（de）白皮（pí）书重点强调了一些先进的制造（zào）场景。

数字孪生的（de）好处

数字孪生可以实时查看物理资（zī）产的情况，从而（ér）从根本上减轻维护负担。雪佛龙（lóng）公司正在为（wéi）其（qí）油田和炼油厂推（tuī）出数字孪生技术（shù），预计将（jiāng）节省数百（bǎi）万美元的维护费用（yòng）。西门（mén）子表示，使（shǐ）用数字（zì）孪生对尚未制造的物体进（jìn）行建模和原型设（shè）计，可以减（jiǎn）少产品缺陷并缩短产品上市时（shí）间。

但请记住，Gartner警告称，“数字孪（luán）生并非刚需，可能（néng）会增加复杂性。”对于特定的商业问题而言，数（shù）字孪生（shēng）可（kě）能（néng）存在成（chéng）本、安（ān）全性、隐私和集成等方面的问题。”

数字孪生技（jì）能

有（yǒu）兴趣成为数字孪生专业人士吗？这（zhè）些技能要求很高，并且需要机（jī）器学习，人工（gōng）智能，预测分析和其他数（shù）据科学功（gōng）能方面的专业知识。这就是大公司在此领（lǐng）域挂出招牌的（de）原因（yīn）之一：可（kě）能聘（pìn）请（qǐng）顾问团队比提升内（nèi）部（bù）员工的（de）技能更为合理。