隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等IT技術(shù)，以及人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等智能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和深化應(yīng)用，各行各業(yè)貫徹加快建設(shè)制造強(qiáng)國，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型將通過數(shù)字技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的融合來推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、測試、交付、運(yùn)維全環(huán)節(jié)的產(chǎn)品研制創(chuàng)新，數(shù)字孿生作為重要的支撐理論和技術(shù)得到更多關(guān)注與認(rèn)可。
一、數(shù)字孿生概念及發(fā)展
數(shù)字樣機(jī)是數(shù)字孿生的最初形態(tài)。數(shù)字樣機(jī)概念是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)或者具有**功能的子系統(tǒng)的數(shù)字化描述。通過這種描述反映產(chǎn)品對(duì)象的幾何屬性，以及產(chǎn)品的功能和性能特性。在產(chǎn)業(yè)實(shí)踐中，數(shù)字樣機(jī)首先在設(shè)計(jì)階段被定義為數(shù)字化產(chǎn)品定義（digital
product definition，DPD），通過DPD來表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息，構(gòu)建表征物理客體的數(shù)字化模型。
數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬模型，借助數(shù)據(jù)模擬物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，通過虛實(shí)交互反饋、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段，為物理實(shí)體增加或擴(kuò)展新的能力。作為一種充分利用模型、數(shù)據(jù)、智能并集成多學(xué)科的技術(shù)，數(shù)字孿生面向產(chǎn)品全生命周期過程，發(fā)揮連接物理世界和信息世界的橋梁和紐帶作用，提供更加實(shí)時(shí)、高效、智能的服務(wù)。由此可見，數(shù)字孿生成為任何信息系統(tǒng)或數(shù)字化系統(tǒng)的總稱。
二、數(shù)字孿生能力模型
當(dāng)把數(shù)字孿生視為現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體或系統(tǒng)的數(shù)字化表現(xiàn)時(shí)，更注重架構(gòu)引領(lǐng)、模型驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、虛實(shí)融合要求。為此，從過程演化角度建立數(shù)字孿生的“定義、展現(xiàn)、交互、服務(wù)、進(jìn)化”五維度能力模型。其中，數(shù)據(jù)是整個(gè)能力模型的基礎(chǔ)，五大能力圍繞數(shù)據(jù)來發(fā)揮作用和效能。
數(shù)字孿生的展現(xiàn)能力要求對(duì)數(shù)字空間中定義的客體的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)內(nèi)容進(jìn)行展示。靜態(tài)內(nèi)容包括客體屬性、方法、行為相關(guān)數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)，動(dòng)態(tài)內(nèi)容是根據(jù)客體可視化需要?jiǎng)討B(tài)、快速、準(zhǔn)確展示實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的可變信息，最終實(shí)現(xiàn)高逼真、高精度、高動(dòng)態(tài)的信息展現(xiàn)，為更科學(xué)認(rèn)知物理客體提供手段。
交互能力是數(shù)字孿生有別于傳統(tǒng)信息化系統(tǒng)和數(shù)字應(yīng)用的關(guān)鍵特性。數(shù)字孿生通過多種傳感設(shè)備或終端實(shí)現(xiàn)與物理世界的動(dòng)態(tài)交互，因?yàn)榫哂辛藙?dòng)態(tài)交互能力才將物理世界與數(shù)字世界連接為整體，從而導(dǎo)致數(shù)字孿生可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲取物理客體的信息，數(shù)字孿生依據(jù)定義模型和客體信息進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算與分析，并將分析結(jié)果反饋給物理客體，為物理客體的執(zhí)行提供信息參考，或?yàn)橄鄳?yīng)人員提供決策支持，從而可更準(zhǔn)確、及時(shí)、客觀把握客體狀態(tài)并進(jìn)一步增強(qiáng)與物理客體的耦合時(shí)效。
三、數(shù)字孿生關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)
軟件架構(gòu)技術(shù)
全集數(shù)據(jù)管理技術(shù)動(dòng)態(tài)建模及模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)
高效數(shù)據(jù)分析計(jì)算技術(shù)和精準(zhǔn)服務(wù)技術(shù)
虛實(shí)融合的沉浸式體驗(yàn)技術(shù)
全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)解決方案的數(shù)字孿生核心技術(shù)