❶ 科普之數字孿生
吳貝言
學院：通信工程學院
學號：20012100036
【嵌牛導讀】數字孿生是充分利用物理模型、感測器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的模擬過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。數字孿生是一種超越現實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統的數字映射系統。
【嵌牛鼻子】數字孿生，數字鏡像，數字化映射，數字鏡像模型
【嵌牛提問】數字孿生的應用
【嵌牛正文】
數字孿生是個普遍適應的理論技術體系，可以在眾多領域應用，目前在產品設計、產品製造、醫學分析、工程建設等領域應用較多。目前在國內應用最深入的是工程建設領域，關注度最高、研究最熱的是智能製造領域。
美國國防部最早提出利用Digital Twin技術，用於航空航天飛行器的健康維護與保障。首先在數字空間建立真實飛機的模型，並通過感測器實現與飛機真實狀態完全同步，這樣每次飛行後，根據結構現有情況和過往載荷，及時分析評估是否需要維修，能否承受下次的任務載荷等。
數字孿生，有時候也用來指代將一個工廠的廠房及產線，在沒有建造之前，就完成數字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對工廠進行模擬和模擬，並將真實參數傳給實際的工廠建設。而工房和產線建成之後，在日常的運維中二者繼續進行信息交互。值得注意的是：Digital Twin不是構型管理的工具，不是製成品的3D尺寸模型，不是製成品的MBD定義。[1]
對於Digital Twin的極端需求，同時也將驅動著新材料開發，而所有可能影響到裝備工作狀態的異常，將被明確地進行考察、評估和監控。Digital Twin正是從內嵌的綜合健康管理系統（IVHM）集成了感測器數據、歷史維護數據，以及通過挖掘而產生的相關派生數據。通過對以上數據的整合，Digital Twin可以持續地預測裝備或系統的健康狀況、剩餘使用壽命以及任務執行成功的概率，也可以預見關鍵安全事件的系統響應，通過與實體的系統響應進行對比，揭示裝備研製中存在的未知問題。Digital Twin可能通過激活自愈的機制或者建議更改任務參數來減輕損害或進行系統的降級，從而提高壽命和任務執行成功的概率。
從產品全生命周期管理、工程全生命周期管理、車間管控系統幾個方面梳理目前數字孿生的應用場景如下：[2]
最早，美國國家航空航天局使用數字孿生對空間飛行器進行模擬分析、檢測和預測，輔助地面管控人員進行決策。[2]
Michael Grieves 教授和西門子公司主要使用數字孿生進行產品數據的全生命周期管理。利用數字孿生對產品設計、產品功能、產品性能、加工工藝、維修維護等進行模擬分析。[2]
以歐特克公司為代表的工程建設類軟體供應商，將數字孿生技術應用於建築、工廠、基礎設施等建設領域，把建築和基礎設施看做產品進行全生命周期的管理。[2]
北京航空航天大陶飛等人將數字孿生應用於車間的建設和管控，主要涉及基於數字孿生的產品設計、基於數字孿生的虛擬樣機、基於數字孿生的車間快速設計、基於數字孿生的工藝規劃、基於數字孿生的車間生產調度優化、基於數字孿生的生產物流精準配送、基於數字孿生的車間裝備智能控制、基於數字孿生的車間人機交互、基於數字孿生的裝配、基於數字孿生的測試/檢測、基於數字孿生的製造能耗管理、基於數字孿生的產品質量分析與追溯、基於數字孿生的故障預測與健康管理、基於數字孿生的產品服務系統等。
reference：boxapp://swan//pages/lemma/lemma?lemmaTitle=%E6%95%B0%E5%AD%97%E5%AD%AA%E7%94%9F&lemmaId=22197545&fr=aladdin&_boxapp=%7B%22from%22%3A%221081000900000000%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%2212054588898962432503%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%2Fke..com%2Fitem%2F%25E6%2595%25B0%25E5%25AD%2597%25E5%25AD%25AA%25E7%2594%259F%2F22197545%22%2C%22logParams%22%3A%22pu%3D%24pu%26id%3D%24id%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%22%5C%22%2C%5C%22xcx_from%5C%22%3A%5C%221081000900000000%5C%22%7D%26lid%3D12054588898962432503%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%25252Fke..com%25252Fitem%25252F%252525E6%25252595%252525B0%252525E5%252525AD%25252597%252525E5%252525AD%252525AA%252525E7%25252594%2525259F%25252F22197545%22%7D&useTpl=1
❷ 數字孿生技術的過去、現在和未來
上世紀四五十年代，以計算機、半導體、原子能技術為代表的第三次工業革命爆發，拉開了人類信息時代的序幕。
在隨後的數十年裡，信息的價值得到了越來越多的重視，成為社會的主要財富。而信息技術，作為信息價值的挖掘工具，則得到了日新月異的發展。信息和信息技術，改變了我們每個人的工作和生活方式，推動了經濟的飛速發展，給整個社會帶來的顛覆性變革。
進入21世紀以後，信息技術的發展有了新的變化。
以雲計算、大數據、人工智慧為代表的算力技術演進，以及以全光網路、4G/5G、Wi-Fi 6為代表的聯接力技術飛躍，使得人們對數字技術提出了更高的期望。人們希望在信息化的基礎上，進一步實現數字化、網路化、智能化，將澎湃的數字動能從個人消費領域轉向包括工業製造、交通物流、教育醫療等在內的各個垂直行業，實現全行業及整個社會的數字化轉型。
換句話說，數字技術除了幫助消費者更好地社交、娛樂之外，還要幫助企業升級製造工藝、改進經營流程，進一步提升生產力。此外，還要幫助政府提升治理能力、優化管理效率，改善居民的城市生活質量。
數字孿生技術，就是基於這樣的時代背景誕生的。
2011年3月，美國空軍實驗室首次提出了數字孿生（Digital Twin）。當時，他們將這一概念用於戰斗機維護工作的數字化。
不久後，另外兩家公司關注到了數字孿生，並決定將它在民用領域發揚光大。這兩家公司，分別是美國的通用電氣（GE），以及德國的西門子（Siemens）。
通用電氣和西門子是世界級的工業巨頭，長期關注工業的自動化和數字化改造，也一直在研究工業4.0。
對他們來說，數字孿生信息技術發展到新一階段的產物，是典型的工業數字化技術，代表了工業製造手段與數字科技深入融合發展的未來方向。為此，他們投入了大量的資源，全力進行數字孿生技術的研發，並將其推向全球各個領域。
說了半天，到底什麼是數字孿生呢？
數字孿生的官方概念非常拗口，是這么說的：
數字孿生，是綜合運用感知、計算、建模等信息技術，通過軟體定義，對物理空間進行描述、 診斷、預測、決策，進而實現物理空間與賽博空間（Cyberspace，可以理解為數字虛擬空間）的交互映射。
刪掉描述，提煉骨幹，會變得簡單一些：「數字孿生，是物理空間和數字虛擬空間的交互映射。」
更簡單來說，數字孿生就是在一個設備或系統的基礎上，創造一個數字版的「克隆體」。這個「克隆體」，也被稱為「數字孿生體」。
對於很多人來說，數字孿生很容易與「數字建模」混淆。畢竟，數字建模也是建立了一個模擬克隆。
但實際上，數字孿生和「數字建模」是有很大區別。數字孿生的特性，概括起來就是4個詞——「動態」、「全生命周期」、「實時/准實時」、「雙向」。
所謂「動態」，是指本體的實時狀態、還有外界環境狀態，會通過感測器等手段，復現到數字孿生體上。也就是說，孿生體不是靜止的，而是變化的。
「全生命周期」，則是指數字孿生貫穿於產品的整個生命周期，包括設計、開發、製造、服務、維護乃至報廢回收等。它並不僅限於幫助企業把產品本體造出來，還在於幫助企業使用和維護本體。
「實時/准實時」，很好理解，就是前面所說的「動態」數字反應，是實時/准實時實現的，沒有大的時延，沒有明顯滯後性。
「雙向」這個特性非常關鍵。傳統建模往往是單向的——建立模型，然後依據模型製造本體。數字孿生完全不同，孿生體除了接收本體數據之外，還可以反向給本體輸送數據。企業可以根據孿生體反饋的信息，對本體採取進一步的行動和干預。
站在技術的角度來看，數字孿生的技術體系是非常龐大的。它的感知、計算和建模過程，涵蓋了感知控制、數據集成、模型構建、模型互操作、業務集成、人機交互等諸多技術領域，門檻很高。
數字孿生的技術競爭，實際上是雲計算、大數據、3D建模、工業互聯網及人工智慧等ICT先進技術綜合實力的博弈。
從本質上來說，數字孿生是一項藉助數字空間孿生模型，對物理空間真實本體進行模擬的技術。之所以要模擬，無非是兩個原因：其一，物理本體的造價昂貴，試錯成本太高，超過了承受能力。其二，就是物理本體獨一無二，不支持物理復制，沒有試錯的機會。
前面提到的美國空軍實驗室和通用電氣公司，最早的數字孿生對象，就是造價昂貴的飛機及飛機發動機。截至2018年，通用電氣就已經積累開發了120萬個數字孿生體。根據他們自己的說法，他們已經為每個引擎、每個渦輪、每台核磁共振都創造了一個數字孿生體。
建立了數字孿生體之後，他們採集物理本體的運行數據，放在孿生體上。然後，他們可以大膽創新，充分試錯，進行產品設計改動，進行模擬模擬試驗，觀察效果，從而判斷是否執行實際產品的改動。這樣一來，試錯的成本和風險大幅下降，也縮短了產品的研發周期。
什麼樣的系統，是獨一無二、不支持物理復制的呢？
當然是那種大型的、真實的、公共的、正在使用的系統。大家應該都想到了，我們每天生活著的城市，就是這樣的一個系統。
城市是極為復雜的。在城市裡，有百萬甚至千萬級的人口，有不計其數的建築、車輛，還有交織密布的基礎設施網路（道路、水電煤氣、通信）。我們沒有辦法直接在城市裡做試驗，也沒辦法復制一個物理城市來做試驗。所以，我們需要藉助數字孿生技術，構建一個數字空間的虛擬城市，進行模擬、試驗和試錯，提升城市的管理和運營效率。
交通是一個城市最重要的功能之一。我們以騰訊數字孿生平台為例，詳細看一下數字孿生技術是如何賦能智慧交通行業應用的。
首先，我們看看城市交通數字孿生體的搭建。
騰訊利用城市級三維重建技術，基於自己的高精度地圖數據，可以真實還原出整個城市的樓宇、道路等主體要素。然後，是樹木綠化、公交站台、交通標記、交通標線等靜態元素。
靜態元素有了，車輛、行人等動態元素怎麼辦？難道像電腦游戲裡面一樣，隨時生成？
當然不是。交通孿生系統中的車輛和行人，並不是完全虛擬出來的或者隨機生成的。
數字孿生平台是通過路測攝像頭，實時採集真實道路監控中的影像，檢測和感知各個目標（車輛、行車等），然後將目標數據「提取」出來，模型化之後，同步融入到數字孿生環境中。
這樣一來，才算真正實現了真實路面交通和虛擬環境的深度融合。實時交通流大數據，在數字空間被真實還原了。
在整個城市的大規模車道級實時模擬下，交通流數據可以像我們使用地圖導航APP一樣，通過顏色（交通熱力圖），進行可視化呈現。城市交通的擁堵情況，一覽無余。
交通數字孿生體搭建完成之後，我們站在上帝視角，可以做的事情就很多了。
首先，我們可以進行特殊情況下的交通車流變化推演。模擬出現交通事故，或主辦大型賽事或演出，觀察車流的變化，考驗交通路網的承受能力，為城市交通主管部門制定應急預案提供決策依據。
其次，可以模擬交通信號燈的設計優化方案，為管理部門優化交通管理調度提供技術支持。
還有，基於虛擬環境，為救護車、消防車等緊急車輛提供路線動態規劃，挽救生命。
在數字孿生環境中，騰訊還引入了游戲引擎相關技術，自由模擬各種天氣狀態，評估天氣對交通路網系統運能帶來的影響，提前做好災害天氣環境下的應急預案。
值得一提的是，交通數字孿生平台並不是封閉的。它可以對合作夥伴開放低成本低門檻的API介面，方便他們進行業務系統集成調用，做大做強交通產業生態。
除了城市交通之外，城際高速公路也是交通數字孿生的重要應用場景。
在這個場景中，數字孿生技術強調的是主動運營，也就是把整個高速公路管理起來。
通過ETC、攝像頭、車聯網終端、RSU（路側單元）、蜂窩基站甚至衛星，可以實現數據的傳輸。通過雲端或現場MEC（邊緣計算節點），可以進行數據的計算和處理。
對於高速公路的管理部門來說，基於感知到的車流、路面、天氣、事故數據，可以輕松實現對高速公路全要素全時空的主動安全式精細管控，例如車道級定位及引導，動態路徑編排，交通基礎設施調控，等等。
對於駕駛員來說，交通數字孿生技術具備准確率達到95%的精準感知能力，以及300ms端到端時延的通信能力。它可以將異常事件告警以視覺和聲音的方式，發送到駕駛員的孿生終端上，提高駕駛員的安全通行能力。
尤其是在惡劣天氣（例如大霧、暴雨等）以及黑夜情況下，駕駛員的視線受阻，可以通過孿生駕駛員端獲取實時精準的周邊路況情況。
基於交通數字孿生技術，系統還可以為車主提供LBS伴隨式服務，將服務通過微信、地圖App等方式，推送給車主，改善駕乘體驗。
交通數字孿生技術的另外一個顯著特點，是可計算能力。
它主要體現在模擬預測的道路交通可計算和空間可計算能力。通過模擬預測，可以預知未來1個小時的交通流狀況，支撐不同交通管理場景的應急預案模擬，為決策者提供科學量化的決策依據和數據支撐。
最後再說說現在很火的無人駕駛。
無人駕駛是智慧出行的一個終極發展方向。目前，各大廠商都在積極進行相關技術的研究和測試。
然而，想要實現無人駕駛技術的普及，最重要的一點，就是行駛數據的海量測試和學習。但是，目前的法律法規，以及路況條件，並不允許無人駕駛車輛隨意進入真實道路環境進行測試。這時，數字孿生環境就可以發揮作用了。
基於數字孿生環境，可以自由組合構建自動駕駛測試環境，在雲端實現城市級雲模擬環境的並行加速測試，而且是7×24小時不間斷測試，每天可以測試1000萬公里。這對於無人駕駛技術來說，簡直就是福音。無人駕駛技術的開發周期可以大幅縮短，加速普及落地。
總而言之，數字孿生作為一項「虛實結合」的數字化轉型技術，正在各個領域加速落地。產業互聯網高速發展的時代浪潮，更是推動了它的價值爆發。
未來的一百年，人類如果想要實現更大的野心，以數字孿生為代表的虛擬空間技術，將是重要的工具和場景。
數字孿生到底還有多大的潛力？讓我們拭目以待吧！
❸ 數字孿生在新型智慧城市建設中的應用都有哪些
數字孿生是多維技術融合的綜合應用，在城市AI、城市數據湖、城市孿生的協奏共譜下，按需「虛擬共生」，逐步激活城市動能，智慧眼以此為基礎構建城市基礎支撐，圍繞公共安全、智慧醫保、智慧人社、智慧民政、智慧養老、智慧金融等應用領域全面賦能，具體應用包括海關監管、旅檢、非貿風險防控、車站、銀行、醫院等。
❹ 數字孿生中的現代設計方法
一、建模
目前大部分廠商建模是在特定領域進行開發和熟化，然後在後期採用集成和數據融合的方法將來自不同領域得模型融合。快速三維建模技術分為兩種，一種是基於傾斜攝影的三維建模，適用於大區域環境模型的構建，另外一種是基於三維激光點雲數據輔助的逆向建模，適用於單體建築、設備的逆向建模。
數字孿生應用案例及常用技術
二、三維視頻融合
三維視頻融合技術是虛擬現實技術的一個分支，或者說是虛擬現實的一個發展階段。三維視頻融合技術指把一個或多個由攝像機圖像序列視頻和與之相關的三維虛擬場景加以匹配和融合，生成一個新的關於此場景的動態虛擬場景或模型，實現虛擬場景與實時視頻的融合。這種融合不會隨著對三維模型的傾斜、旋轉等操作而產生錯位，充分發揮出三維場景的直觀特點。視頻融合後，還可以進行一些高級管理，比如球機追視功能，可以使用滑鼠在三維畫面上點擊目標，比如一輛行進的車或一個人，最近的球機會自動鎖定並跟蹤人或車。
三、人工智慧
在數字孿生應用中，需要在虛擬空間對現實物理映射做到多概率的模擬，這就離不開演算法模型和人工智慧的開發。非常復雜的設計模型放到神經網路中，藉助深度學習可以把高自由度的模型削減為低自由度且仍能夠提供我們所需要的模型能力。從原理上來說，所有物理映射的虛擬必須進行模擬，這些模擬非常耗時耗力。而使用人工智慧可以高效的選擇可用性最高的模擬選項。
數字孿生應用案例及常用技術
四、雲渲染
雲渲染是將3D程序放在遠程的伺服器中渲染，用戶終端通過Web軟體或者直接在本地的3D程序中點擊一個「雲渲染」按鈕並藉助高速互聯網接入訪問資源，指令從用戶終端中發出，伺服器根據指令執行對應的渲染任務，而渲染結果畫面則被傳送回用戶終端中加以顯示。
雲渲染技術解放了時間和空間的限制，只要網路允許，在任何空間和時間內都可以實現隨時隨地操作伺服器上的程序，查看效果，方便做各種演示和決策。因為實時雲渲染技術的運用，可以支持多並發，尤其是圍觀模式更適合參與人數更多的場景下使用。
數字孿生應用案例及常用技術
五、高性能計算
數字孿生系統復雜功能的實現在很大程度上依賴其背後的算力平台，實時性是衡量數字孿生系統性能的重要指標。因此如何考量系統搭載的計算平台的性能、數據傳輸網路的時間延遲及雲計算平台的算力能力，設計最優的系統計算架構，滿足系統實時性分析要求，是應用數字孿生的重要內容。平台算力的高低直接決定系統的整體性能
❺ 數字孿生如何助力製造企業向智能製造轉型
如今，數字孿生已經不只是一個概念，而是企業信息化發展的重要趨勢，是企業數字化轉型、數字化建設、建設數字化企業的重要支撐點。那麼，到底什麼是「數字孿生」？有哪些優秀的產品架構？如何去落地實踐？要從模型、數據和平台本身提供的服務內容等維度來切入！
「數字模型非常重要，決定了數字孿生平台本身的價值和服務能力！」 北京德風新征程 科技 有限公司創始人、董事長兼CEO王清傑認為，不管是什麼樣的設備，或者生產線，最終都會通過二維或者三維模型，包括模擬模型、物理模型、狀態模型、故障模型，來實現場景化的落地。
而在所有模型中，數字是決定一切的關鍵要素，不管是分析，還是基於人工智慧的訓練和學習，都離不開數據。有了豐富數據，才能進行多維度的分析、全方位的統計以及建立更有效的模型。當然，現代化的技術手段也是數字孿生應用場景變得越來越廣發的一個重要推動力，比如AR和VR會讓我們的物理世界和數字世界越來越接近，而基於3D技術的模型則讓數字世界變得更直觀、立體和全面。
換言之，在數字孿生的業務環境里，企業必須重視全生命周期的數據跟蹤服務和治理能力。比如：在設計端，要讓原圖設計、原始數據和原始模型全部嵌入基於數字孿生的工業互聯網平台里。讓人、機、料、法、環測數據等整個生產環節都可以進行管理和預測。外加安全、生產和工業流程的全過程監測，以及對整個作業環境的規劃管理、設備預測、故障診斷、風險預警等，對執行策略不斷優化。
同時，數字孿生也可以對工業互聯網架構進行反哺。通過「1234體系」，用戶可以實現信息流、物流的全面打通。其中，「1」是一個基礎基於數字孿生理念搭建起來，並且支撐大數據、人工智慧、雲計算等領先技術的工業互聯網平台體系；「2」是要做工業互聯網平台的兩化融合，包括信息化和自動化的融合，以及IT和OT的融合；「3」是多方面的能力，包括在生產、運維和運營等不同層面，更好地為企業降本增效；「4」是指數字孿生平台可為企業提供4大應用，包括能看到企業經營管理情況的數字大腦、能為企業降本提質增效的運營管控、全方位全過程的安全監控和事故應急調度，以及產業上下游的協同。
德風的數字孿生平台，構建了覆蓋全生命周期的「六能」體系，包括感知、視能、數能、圖能、算能、管能。「感知」，是指通過感知的方式從觸達各種各樣的感測設備，能夠把與數據相關的信息採集上來；「視能」，是通過視頻或者監控設備採集數據；「數能」，即是數據能力建設，包括數據模型、機理模型能在數據全生命周期里得到最佳體現；「圖能」，是通過圖、資料庫、雲計算以及圖形的方式體現；「算能」，是整個數字孿生體系有了非常好的數據，有非常好的算力和演算法平台；「管能」，是通過數字孿生來提高管理效能。
總之，製造業，尤其是先進智造，已重新成為全球經濟競爭的制高點，而先進智造一定需要數字經濟的加持。此種背景下，先進智造成為製造業的發展方向，也成為推動數字經濟與實體經濟融合發展的主攻方向和關鍵突破口。所以，從某種角度來講，數字孿生就是先進智造的源動力。至於，時下正熱的"原生"概念，是孿生在物理世界的映射，具有數據採集感知能力，但卻需要依靠人腦主動決策。原生實則是物理空間本身就是信息空間，不僅可"主動"產生、存儲、分析數據，而且可以自我學習和智能決策。（李代麗）
❻ 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。
❼ 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
❽ 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。