數(shù)字孿生通俗解釋

數(shù)字孿生通俗解釋就是多樣化數(shù)據(jù)融合，多層虛擬現(xiàn)實(shí)世界生成，在現(xiàn)有實(shí)物的基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)三維可視化展現(xiàn)。

數(shù)字孿生就是指在信息化平臺(tái)內(nèi)模擬物理實(shí)體、流程或者系統(tǒng)，即打造一個(gè)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的數(shù)字化孿生雙胞胎。借助于數(shù)字孿生，可以在信息化平臺(tái)上了解物理實(shí)體的狀態(tài)，甚至可以對(duì)物理實(shí)體里面預(yù)定義的接口組件進(jìn)行控制。

數(shù)字孿生可以應(yīng)用在各種行業(yè)（目前主要是工業(yè)）對(duì)核心設(shè)備、流程的使用進(jìn)行優(yōu)化，并簡(jiǎn)化維護(hù)工作，目前也有農(nóng)漁業(yè)數(shù)字分身應(yīng)用的嘗試。

數(shù)字孿生簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)：無(wú)論現(xiàn)在你身處何地，請(qǐng)環(huán)視一周，想象你手邊的手機(jī)、身邊飛馳的車輛，腳下的草地，這些每日可見(jiàn)的物理實(shí)體在經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后，都可以擁有一個(gè)完全一樣的數(shù)字雙胞胎，1:1還原物理世界中的形態(tài)、顏色、結(jié)構(gòu)。

而這些數(shù)字雙胞胎就是它們各自物理實(shí)體的“數(shù)字孿生體“。更有趣的是，當(dāng)我們給物理世界的實(shí)體帶上多種多樣的傳感器配飾，他們的動(dòng)態(tài)信息就可以實(shí)時(shí)、一對(duì)一地反饋到數(shù)字孿生體上，記錄并展現(xiàn)溫度、濕度、速度的變化，就像連體嬰兒一樣“你動(dòng)我也動(dòng)”。

科普之?dāng)?shù)字孿生

吳貝言

學(xué)院：通信工程學(xué)院

學(xué)號(hào)：

【嵌牛導(dǎo)讀】數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

【嵌牛鼻子】數(shù)字孿生，數(shù)字鏡像，數(shù)字化映射，數(shù)字鏡像模型

【嵌牛提問(wèn)】數(shù)字孿生的應(yīng)用

【嵌牛正文】

數(shù)字孿生是個(gè)普遍適應(yīng)的理論技術(shù)體系，可以在眾多領(lǐng)域應(yīng)用，目前在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用較多。目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最深入的是工程建設(shè)領(lǐng)域，關(guān)注度最高、研究最熱的是智能制造領(lǐng)域。

美國(guó)國(guó)防部最早提出利用Digital Twin技術(shù)，用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過(guò)往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。

數(shù)字孿生，有時(shí)候也用來(lái)指代將一個(gè)工廠的廠房及產(chǎn)線，在沒(méi)有建造之前，就完成數(shù)字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對(duì)工廠進(jìn)行仿真和模擬，并將真實(shí)參數(shù)傳給實(shí)際的工廠建設(shè)。而工房和產(chǎn)線建成之后，在日常的運(yùn)維中二者繼續(xù)進(jìn)行信息交互。值得注意的是：Digital Twin不是構(gòu)型管理的工具，不是制成品的3D尺寸模型，不是制成品的MBD定義。[1]

對(duì)于Digital Twin的極端需求，同時(shí)也將驅(qū)動(dòng)著新材料開(kāi)發(fā)，而所有可能影響到裝備工作狀態(tài)的異常，將被明確地進(jìn)行考察、評(píng)估和監(jiān)控。Digital Twin正是從內(nèi)嵌的綜合健康管理系統(tǒng)（IVHM）集成了傳感器數(shù)據(jù)、歷史維護(hù)數(shù)據(jù)，以及通過(guò)挖掘而產(chǎn)生的相關(guān)派生數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的整合，Digital Twin可以持續(xù)地預(yù)測(cè)裝備或系統(tǒng)的健康狀況、剩余使用壽命以及任務(wù)執(zhí)行成功的概率，也可以預(yù)見(jiàn)關(guān)鍵安全事件的系統(tǒng)響應(yīng)，通過(guò)與實(shí)體的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，揭示裝備研制中存在的未知問(wèn)題。Digital Twin可能通過(guò)激活自愈的機(jī)制或者建議更改任務(wù)參數(shù)來(lái)減輕損害或進(jìn)行系統(tǒng)的降級(jí)，從而提高壽命和任務(wù)執(zhí)行成功的概率。

從產(chǎn)品全生命周期管理、工程全生命周期管理、車間管控系統(tǒng)幾個(gè)方面梳理目前數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景如下：[2]

最早，美國(guó)國(guó)家航空航天局使用數(shù)字孿生對(duì)空間飛行器進(jìn)行仿真分析、檢測(cè)和預(yù)測(cè)，輔助地面管控人員進(jìn)行決策。[2]

Michael Grieves 教授和西門(mén)子公司主要使用數(shù)字孿生進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全生命周期管理。利用數(shù)字孿生對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能、加工工藝、維修維護(hù)等進(jìn)行仿真分析。[2]

以歐特克公司為代表的工程建設(shè)類軟件供應(yīng)商，將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于建筑、工廠、基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)領(lǐng)域，把建筑和基礎(chǔ)設(shè)施看做產(chǎn)品進(jìn)行全生命周期的管理。[2]

北京航空航天大陶飛等人將數(shù)字孿生應(yīng)用于車間的建設(shè)和管控，主要涉及基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、基于數(shù)字孿生的虛擬樣機(jī)、基于數(shù)字孿生的車間快速設(shè)計(jì)、基于數(shù)字孿生的工藝規(guī)劃、基于數(shù)字孿生的車間生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化、基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)物流精準(zhǔn)配送、基于數(shù)字孿生的車間裝備智能控制、基于數(shù)字孿生的車間人機(jī)交互、基于數(shù)字孿生的裝配、基于數(shù)字孿生的測(cè)試/檢測(cè)、基于數(shù)字孿生的制造能耗管理、基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品質(zhì)量分析與追溯、基于數(shù)字孿生的故障預(yù)測(cè)與健康管理、基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)等。

reference：baiduboxapp://swan/AZQtr4jkpf90T3X9QMWVLF1bkeV4LXxD/pages/lemma/lemma?lemmaTitle=%E6%95%B0%E5%AD%97%E5%AD%AA%E7%94%9F&lemmaId=22197545&fr=aladdin&_baiduboxapp=%7B%22from%22%3A%%22%2C%22ext%22%3A%7B%22tplname%22%3A%22bk_polysemy%22%2C%22srcid%22%3A1547%2C%22order%22%3A%221%22%2C%22token%22%3A%22swanubc%22%2C%22searchid%22%3A%%22%2C%22third_ext%22%3A%7B%22ivkSource%22%3A%22h5_schema%22%7D%2C%22searchQueryEnc%22%3A%22_u2Hfja42ijWuDWVFmOfKxBtrKjBbM-8C_new%22%7D%7D&callback=_bdbox_js_4476&oauthType=search&searchParams=%7B%22failUrl%22%3A%22https%3A%2F%2Fbaike.baidu.com%2Fitem%2F%25E6%2595%25B0%25E5%25AD%2597%25E5%25AD%25AA%25E7%2594%259F%2F22197545%22%2C%22logParams%22%3A%22pu%3D%24pu%26baiduid%3D%24baiduid%26tcreq4log%3D1%26isAtom%3D1%26cyc%3D1%26clk_info%3D%7B%5C%22tplname%5C%22%3A%5C%22bk_polysemy%5C%22%2C%5C%22srcid%5C%22%3A1547%2C%5C%22ivkStatus%5C%22%3A%5C%22new_ivk_success%5C%22%2C%5C%22type%5C%22%3A%5C%22xcx%5C%22%2C%5C%22naType%5C%22%3A%5C%22%5C%22%2C%5C%22ivkSource%5C%22%3A%5C%22h5_schema%5C%22%2C%5C%22xcx_path%5C%22%3A%5C%22https%25253A%25252F%25252Fvhsagj.smartapps.cn%25252Fpages%25252Flemma%25252Flemma%25253FlemmaTitle%25253D%252525E6%25252595%252525B0%252525E5%252525AD%25252597%252525E5%252525AD%252525AA%252525E7%25252594%2525259F%252526lemmaId%25253D22197545%252526fr%25253Daladdin%5C%22%2C%5C%22xcx_id%5C%22%3A%5C%22AZQtr4jkpf90T3X9QMWVLF1bkeV4LXxD%5C%22%2C%5C%22xcx_from%5C%22%3A%5C%%5C%22%7D%26lid%3D%26l%3D1%26t%3Dzbios%26ref%3Dwww_zbios%26from%3D1099a%26order%3D1%26w%3D0_10_%E6%95%B0%E5%AD%97%E5%AD%AA%E7%94%9F%26tj%3Dbk_polysemy_1_0_10_l%26src%3Dhttps%25253A%25252F%25252Fbaike.baidu.com%25252Fitem%25252F%252525E6%25252595%252525B0%252525E5%252525AD%25252597%252525E5%252525AD%252525AA%252525E7%25252594%2525259F%25252F22197545%22%7D&useTpl=1