❶ 數字孿生介紹系列（一）什麼是數字孿生，它和模擬有什麼區別
一、數字孿生發展背景
「孿生」的概念起源於美國國家航空航天局的「阿波羅計劃」，即構建兩個相同的航天飛行器，其中一個發射到太空執行任務，另一個留在地球上用於反映太空中航天器在任務期間的工作狀態，從而輔助工程師分析處理太空中出現的緊急事件。當然，這里的兩個航天器都是真實存在的物理實體。
2003年前後，關於數字孿生（Digital Twin）的設想首次出現於Grieves 教授在美國密歇根大學的產品全生命周期管理課程上。在該設想中數字孿生的基本思想已經有所體現，即在虛擬空間構建的數字模型與物理實體交互映射，忠實地描述物理實體全生命周期的運行軌跡。
直到2010 年，「Digital Twin」一詞在NASA 的技術報告中被正式提出。近年來，數字孿生得到越來越廣泛的傳播。同時，得益於物聯網、大數據、雲計算、人工智慧等新一代信息技術的發展，數字孿生的實施已逐漸成為可能。
現階段，除了航空航天領域，數字孿生還被應用於電力、船舶、城市管理、農業、建築、製造、石油天然氣、 健康 醫療、環境保護等行業。特別是在智能製造領域，數字孿生被認為是一種實現製造信息世界與物理世界交互融合的有效手段。
二、數字孿生的定義及典型特徵
（1）標准化組織中的定義
數字孿生是具有數據連接的特定物理實體或過程的數字化表達，該數據連接可以保證物理狀態和虛擬狀態之間的同速率收斂，並提供物理實體或流程過程的整個生命周期的集成視圖，有助於優化整體性能。
（2）學術界的定義
數字孿生是以數字化方式創建物理實體的虛擬實體，藉助 歷史 數據、實時數據以及演算法模型等，模擬、驗證、預測、控制物理實體全生命周期過程的技術手段a。
（3）企業的定義
數字孿生是資產和流程的軟體表示，用於理解、預測和優化績效以實現改善的業務成果。
三、數字孿生特徵
保真性：數字孿生的保真性指描述數字虛體模型和物理實體的接近性。要求虛體和實體不僅要保持幾何結構的高度模擬，在狀態、相態和時態上也要模擬。
實時性：數字孿生技術要求數字化，即以一種計算機可識別和處理的方式管理數據以對隨時間軸變化的物理實體進行表徵。表徵的對象包括外觀、狀態、屬性、內在機理，形成物理實體實時狀態的數字虛體映射。
互操作性：數字孿生中的物理對象和數字空間能夠雙向映射、動態交互和實時連接，因此數字孿生具備以多樣的數字模型映射物理實體的能力，具有能夠在不同數字模型之間轉換、合並和建立「表達」的等同性。
閉環性：數字孿生中的數字虛體，用於描述物理實體的可視化模型和內在機理，以便於對物理實體的狀態數據進行監視、分析推理、優化工藝參數和運行參數，實現決策功，即賦予數字虛體和物理實體一個大腦。因此數字孿生具有閉環性。
四、數字孿生與模擬技術的區別
模擬技術是應用模擬硬體和模擬軟體通過模擬實驗，藉助某些數值計算和問題求解，反映系統行為或過程的模型技術，是將包含了確定性規律和完整機理的模型轉化成軟體的方式來模擬物理世界的方法，目的是依靠正確的模型和完整的信息、環境數據，反映物理世界的特性和參數。模擬技術僅僅能以離線的方式模擬物理世界，不具備分析優化功能，因此不具備數字孿生的實時性、閉環性等特徵。
數字孿生需要依靠包括模擬、實測、數據分析在內的手段對物理實體狀態進行感知、診斷和預測，進而優化物理實體，同時進化自身的數字模型。模擬技術作為創建和運行數字孿生的核心技術，是數字孿生實現數據交互與融合的基礎。在此基礎之上，數字孿生必需依託並集成其他新技術，與感測器共同在線以保證其保真性、實時性與閉環性。
❷ 數字孿生技術架構與技術方案
在大數據時代，我們經常聽到「用數據說話」這句話。但是數據本身只是一個個冰冷的數字，很難直接告訴我們哪些數據是有價值的信息。只有通過適當的可視化工具來展示和表達數據，才能更直觀地向用戶傳達數據的價值。可視化大屏就是一種非常有效的數據可視化工具，它可以將業務的關鍵指標以可視化的方式展示到一個或多個LED屏幕上，不僅使業務人員能夠從復雜的業務數據中快速、直接地找到重要數據，而且能對決策者起到輔助作用。
一是數據採集與控制實體 ，主要涵蓋感知、控制、標識等技術，承擔孿生體與物理對象間上行感知數據的採集和下行控制指令的執行。
二是核心實體 ，依託通用支撐技術，實現模型構建與融合、數據集成、模擬分析、系統擴展等功能，是生成孿生體並拓展應用的主要載體。
三是用戶實體 ，主要以可視化技術和虛擬現實技術為主，承擔人機交互的職能。
四是跨域實體 ，承擔各實體層級之間的數據互通和安全保障職能。
管理人員可「一站式」登錄業務預約、WMS、視頻監控等各業務系統；該平台利用裝備上的感知元件自動獲取、傳輸數據信息；利用智能演算法分析處理，實現虛擬與現實、數字端與物理端雙向可控；還可為智慧決策雲平台提供數據支撐。
❸ 數字孿生系統中的關鍵技術有哪些
（1）三維孿生模型：數字空間要根據實體設備建立對應功能的三維孿生模型