作者：錢文穎
數(shù)字孿生階段性過程研究專輯1
我們當(dāng)前正在進入數(shù)字孿生的階段坷襟。
我們所處的物理世界奸柬，由一個個節(jié)點組成。
廚房婴程、客廳廓奕、衛(wèi)生間、臥室組成了我們的住宅档叔，
不同單元的住宅組成了樓宇小區(qū)桌粉，
樓宇小區(qū)、超市衙四、菜市場铃肯、餐飲店、電影院組成了社區(qū)传蹈，
社區(qū)押逼、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、購物中心惦界、游樂場挑格、學(xué)校、公園沾歪、地鐵站恕齐、火車站組成了城市，
城市組成了國家和地區(qū)瞬逊，
陸地显歧、海洋組成了地球。
我們的數(shù)字世界确镊，在物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展下士骤，也在逐漸“復(fù)刻”著物理世界。
通過聯(lián)網(wǎng)的智能家居蕾域，我們住宅的不同節(jié)點可以在數(shù)字世界互聯(lián)互通拷肌，甚至可以遠(yuǎn)程通過數(shù)字世界的住宅反向控制物理世界的住宅到旦。我們的超市、菜市場巨缘、餐飲店添忘、電影院這些消費服務(wù)，可以根據(jù)消費者的需要任意選擇在物理世界或是數(shù)字世界享受若锁。我們的城市在智慧交通搁骑、智慧樓宇、智慧醫(yī)療等基礎(chǔ)平臺不斷完善后又固，逐步形成智慧城市仲器，可以一一映射物理城市的各個節(jié)點，實現(xiàn)實時同步仰冠、全程在線乏冀，數(shù)據(jù)可查。
乃至洋只，我們的物理世界的萬事萬物都可以往數(shù)字世界遷徙辆沦，都可以通過字節(jié)的排列組合在數(shù)字世界重現(xiàn)，最終形成物理世界和數(shù)字世界的孿生识虚。
基于物理模型众辨、傳感器更新、數(shù)據(jù)積累舷礼，集合多種新一代科技和學(xué)科的融合鹃彻，現(xiàn)實世界的節(jié)點可以逐步被數(shù)字世界模擬、仿真妻献，大到一座城市蛛株，小到一顆螺絲，甚至精密復(fù)雜如人體內(nèi)在的解構(gòu)育拨，在數(shù)據(jù)的實時交互下谨履，實現(xiàn)數(shù)字世界和物理世界全生命周期的映射，仿佛一對生長在不同維度的雙胞胎熬丧。
什么是數(shù)字孿生笋粟？
如果說數(shù)智紀(jì)元第一階段的互聯(lián)網(wǎng)時代實現(xiàn)了數(shù)字空間從無到有的構(gòu)建；那么析蝴，數(shù)智紀(jì)元第二階段的數(shù)字孿生害捕，人們則試圖將物理世界發(fā)生的一切，塞回到數(shù)字空間中闷畸。通過對物理世界的人尝盼、物、事件等所有要素數(shù)字化佑菩，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個與之對應(yīng)的"虛擬世界"盾沫，形成物理維度上的實體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存裁赠、虛實交融的格局。
“孿生”的概念最早在1960年代出現(xiàn)赴精，美國NASA在“阿波羅計劃”中構(gòu)建了兩個完全相同的航天飛行器佩捞，一個發(fā)射到太空執(zhí)行任務(wù)，另一個留在地球用于反映太空中航天器的工作狀態(tài)蕾哟，協(xié)助工程師分析處理太空中的緊急事件一忱。此時，兩個航天器都是真實存在的物理實體渐苏。
2003年掀潮，密歇根大學(xué)教授 Grieves 當(dāng)時提出的PLM（Product Lifecycle Management）的概念是數(shù)字孿生概念的雛形菇夸。經(jīng)過多次演變琼富，2010年，NASA第一次正式提出了“數(shù)字孿生”的術(shù)語庄新。
Grieves 在其《幾乎完美：通過PLM驅(qū)動創(chuàng)新和精益產(chǎn)品》一書中提出了數(shù)字孿生有三個組成部分：物理空間的實體產(chǎn)品鞠眉、虛擬空間的虛擬產(chǎn)品、物理空間和虛擬空間之間的數(shù)據(jù)和信息交互接口择诈。
數(shù)字孿生（Digital Twin）械蹋，也稱為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像羞芍。是充分利用物理模型哗戈、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)荷科，集成多學(xué)科唯咬、多物理量、多尺度畏浆、多概率的仿真過程胆胰，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程刻获。簡單解釋蜀涨，就是現(xiàn)實世界的數(shù)字化，以數(shù)字化方式為真實世界建立虛擬模型蝎毡，模擬其在現(xiàn)實環(huán)境中的行為厚柳，進而提升產(chǎn)品創(chuàng)新力、生產(chǎn)效率等沐兵。
簡單而言草娜，數(shù)字孿生具備以下五個典型特征。
數(shù)字孿生的發(fā)展基礎(chǔ)
支撐技術(shù)
數(shù)字孿生時代的核心元素和關(guān)鍵特點痒筒，需要依托一系列基礎(chǔ)設(shè)施的底層建設(shè)才能實現(xiàn)宰闰。簡單而言茬贵，數(shù)字孿生的支撐技術(shù)主要可以劃分為三大類：
基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與政策出臺
當(dāng)前，各國普遍將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為數(shù)字經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)移袍。
以中國為例解藻，當(dāng)前中國上海、北京葡盗、貴陽螟左、重慶、吉林等多個城市陸續(xù)出臺政策觅够，提前布局?jǐn)?shù)字孿生城市建設(shè)胶背，配套措施也在緊鑼密鼓地落實。
數(shù)字孿生對企業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型有何意義喘先？
傳統(tǒng)業(yè)態(tài)钳吟，一個新計劃落地需要先做好詳盡的規(guī)劃，通過現(xiàn)實世界系統(tǒng)反腐試驗與評估窘拯，逐漸改建和優(yōu)化成穩(wěn)定的系統(tǒng)和決策红且。每一次試驗，往往涉及到業(yè)務(wù)中斷涤姊，這種優(yōu)化方式成本高時間長暇番。而數(shù)字孿生則將原本在現(xiàn)實世界中進行的試驗試錯和決策優(yōu)化過程遷移到數(shù)字世界中進行，使得現(xiàn)實世界可以執(zhí)行最優(yōu)化的計劃和決策思喊。
近年來壁酬，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)恨课、云計算舆乔、人工智能等新一代基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)快速發(fā)展的背景下，數(shù)字孿生已經(jīng)從概念走向應(yīng)用庄呈，從早期的航天軍工到目前的裝備制造蜕煌、城市建設(shè)、園區(qū)诬留、交通斜纪、物流等等逐步延深到更廣闊的領(lǐng)域，從汽車制造文兑、飛機裝備等特定行業(yè)進行更大范圍更復(fù)雜的綜合場景應(yīng)用盒刚。
以制造業(yè)為例，數(shù)字孿生技術(shù)貫穿了產(chǎn)品生命周期中的不同階段绿贞。設(shè)計階段：數(shù)字孿生提高設(shè)計的準(zhǔn)確性因块，并驗證產(chǎn)品在真實環(huán)境中的性能；制造階段：數(shù)字孿生可以加快產(chǎn)品導(dǎo)入的時間籍铁，提高產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量涡上、降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品的交付速度趾断。服務(wù)階段：結(jié)合大量的傳感器采集產(chǎn)品運行階段環(huán)境和工資狀態(tài)，改善對產(chǎn)品的使用體驗吩愧，如遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)測性維修芋酌。數(shù)字孿生技術(shù)被廣泛運用在傳統(tǒng)制造業(yè)中，據(jù)Gartner 預(yù)測雁佳，到 2021 年脐帝，全球 50％的大型工業(yè)企業(yè)將使用數(shù)字孿生技術(shù)，效率提高達(dá) 10％糖权。
初期堵腹，主要探索數(shù)字孿生技術(shù)和應(yīng)用的主要為大型機構(gòu)和企業(yè)。隨著具有更復(fù)雜的仿真和建模能力星澳、更好的互操作性和IoT 傳感器以及電力系統(tǒng)可視化的數(shù)字化仿真平臺和工具的廣泛使用疚顷，數(shù)字孿生應(yīng)用將逐步普及到更多中小企業(yè)中。
當(dāng)前募判，阻礙數(shù)字孿生發(fā)展的主要問題有：
一荡含、企業(yè)內(nèi)咒唆、行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)采集能力參差不齊届垫；
二、底層關(guān)鍵數(shù)據(jù)無法得到有效感知全释；
三装处、已采集的數(shù)據(jù)閑置度高，缺乏數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和挖掘相關(guān)的深度集成應(yīng)用浸船，難以發(fā)揮數(shù)據(jù)潛藏價值妄迁。
企業(yè)是否能成功實現(xiàn)數(shù)智化轉(zhuǎn)型，從長遠(yuǎn)來看李命，需要能從底層向上層有效打通數(shù)據(jù)登淘，需要具備聯(lián)接和整合生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的能力。
關(guān)于作者：一名新奇特技術(shù)與模式觀察者封字。一名由記者轉(zhuǎn)型為行業(yè)分析師又轉(zhuǎn)型為商學(xué)研究者的跨界青年黔州。合著編有《創(chuàng)業(yè)裂變：從0到1，從1到N》阔籽。
