2023年3月山西神云参加数字孪生交流会

什么是数字孪生？

    2002年12月3日，密歇根大学Michael Grieves教授在PLM中心启动会上，首次明确提出数字孪生这一概念，他称之为“PLM的一个理想化概念”，他认为通过物理设备的数据，可以在虚拟（信息）空间构建一个表征该物理设备的虚拟实体和子系统，并且这种联系不是单向和静态的，而是在整个产品的生命周期中都联系在一起。

    数字孪生又称“数字双胞胎”，是将工业产品、制造系统、城市等复杂物理系统的结构、状态、行为、功能和性能映射到数字化的虚拟世界，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。

    数字孪生技术帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，在生产过程中也可同步优化整个企业流程，最终实现高效的柔性生产，快速创新及上市，锻造企业持久竞争力。

    数字孪生技术是制造企业迈向工业4.0战略目标的关键技术，通过掌握产品信息及其生命周期过程的数字思路将所有阶段（产品创意、设计、制造规划、生产和使用）衔接起来，并连接到可以理解这些信息并对其做出反应的生产智能设备。数字孪生基于物理实体的基本状态，以动态实时的方式将建立的模型、收集的数据做出高度写实的分析，用于物理实体的监测、预测和优化。另外，数字孪生作为边缘侧技术，可以有效连接设备层和网络层，成为工业互联网平台的知识萃取工具，不断将工业系统中的碎片化知识传输到工业互联网平台中，不同成熟度的数字孪生体，将不同颗粒度的工业知识重新组装，通过工业APP进行调用。因此，工业互联网平台是数字孪生的孵化床，数字孪生是工业互联网平台的重要场景。

    数字孪生应用场景

    1.数字孪生“双系统”协同运行

    从数字化的角度来看，目前已有不少企业在推进“双系统”建设，如海尔 COSMOPlat、华为 HiLin等。在工业互联网领域也有不少类似案例：如航天科工航天云网、北京亦庄未来工厂（京东数科打造）、上海临港超级工厂（西门子提供数字孪生技术）等。

    2.智能制造数字化转型

    随着工业4.0、中国制造2025和“互联网+”行动计划的实施，越来越多传统制造企业正在转型升级，但又面临数字化方面的巨大挑战。工业3D数字孪生—物联网可视化数字孪生平台应用

    3.园区数字孪生系统

    数字孪生园区运营决策系统是一套基于数字孪生技术的真实物理环境1:1映射建模的三维虚拟仿真平台，集多个子系统信息的一体化多维展示和大数据分析运营管理能力。

    4.智慧城市数字孪生系统

    智慧城市数字孪生IOC系统介绍 智慧城市数字孪生IOC,能够整合政府职能部门现有信息系统的数据资源,深度融合5G、大数据、云计算、AI、融合通信等技术应用。

    发展前景

    数字孪生的构建和运行离不开云计算。基于云计算的数字孪生，实现数字孪生模型数据在云平台上处理、存储和传输。利用云平台，把数据采集设备（如激光扫描仪等）、信息采集器、云平台以及其他运行软件集成到一起，能够快速地构建物理世界的映射模型。通过将物理世界与虚拟世界无缝集成在一起，使人们能够在不接触物理硬件的情况下通过计算机对虚拟空间进行感知和操作。它可以实现物理实体在虚拟空间的实时仿真、诊断和迭代优化，使物理实体的信息能够在虚拟空间实时反馈，从而提高生产效率和质量。

    未来数字孪生将与云计算、大数据等新一代信息技术进行深度融合，呈现出如下发展趋势：

    首先，将在虚拟世界中实现现实世界中的实体对象。其次，将利用新一代信息技术的数据采集和处理能力，实现数字孪生所需的数据驱动，同时融合先进的算法进行建模预测分析。再次，将实现物理世界与数字世界相融合。最后，数字化制造模式与制造服务模式将成为未来数字孪生的重要应用场景，并进一步丰富虚拟现实和增强现实体验。

    数字孪生技术已经被美国、德国等发达国家广泛关注，并已经开始应用于生产制造领域，我国的数字孪生也有了一定发展，但总体而言我国工业领域的数字孪生还有很大的发展空间。

    当前数字孪生技术在制造业中已经开始广泛应用，未来随着数字孪生技术的不断成熟，它将会得到更多更广泛地应用。