“數字孿生”（Digital Twin）技術

一、數字孿生的概念

“數字孿生”，英文Digital Twin，英文簡稱DT，俗稱DT技術，也稱為“信息鏡像模型”（Information Mirroring Model），或數字映射、數字鏡像�！皵底謱\生”是一種形象的稱呼和叫法，將其比喻成“孿生兄弟”，寓意近乎一模一樣的意思。其實質是將“物理化”的物體，按照其物理運行規律和物資特性，將其隨著時間的變化，將其運行情況、變化情況、衰退情況、可概率發生情況“映射”到“非物理”載體上，如軟件模型等。并通過“孿生”的“非物理”載體反映“物理化”物體的狀態。

二、數字孿生概念的誕生與發展

“數字孿生”的概念和技術思維模式， 2002年的時候，由美國密歇根州立大學的從事產品生命周期管理PLM的Michael Grieves教授，在一次產品生命周期管理課程中提出了鏡像空間模型。 Michael Grieves 將其命名為“信息鏡像模型”（Information Mirroring Model，簡稱IMM），而后按照其技術路線和作用，演變為“數字孿生”的術語和概念。數字孿生也被稱為“數字雙胞胎”和“數字化映射”。

“數字孿生”技術是在 MBD （MBD技術也稱為三維標注技術）基礎上深入發展起來的，企業在實施基于模型化系統工程（MBSE）的過程中，產生了大量的物理的模型、數學的模型，這些模型為數字孿生的發展奠定了基礎。

“數字孿生”的源頭其實是物理孿生（Physical Twin），本質上來說，數字孿生是一種數字信息代替物理實體的彩排和推演，讓數字化價值真正得到體現。

“數字孿生”技術目前也用來模擬、推演一個企業的廠房及產線運行情況，在廠房沒有建造之前，就完成廠房的數字化“映射”模型。從而在虛擬的“映射模型”中對工廠進行運行狀態仿真模擬，并將模擬參數傳給實體工廠建設。而在工廠和產線建設完畢之后，以及在日后的運行和維護中二者繼續進行信息交互。

需要特別說明的是：“數字孿生”技術（Digital Twin）不是分子空間結構管理的工具，不是產品或“手板”的3D尺寸模型，更不是產成品的MBD定義。

三、國外關于“數字孿生”（Digital Twin）技術的應用實踐

2012 年 美國空間宇航局（NASA）結合其應用實踐，給出了“數字孿生”的定義：“數字孿生”是指充分利用物理模型、傳感器、物體運行歷史數據，集成多種類學科、多尺度的物理仿真過程，將實體產品的運行狀態“映射”鏡像反映在虛擬的、可視化的載體上，以此模擬“物理實體”的全生命周期或過程。

美國國防部最早提出利用“數字孿生”（Digital Twin）技術，用于航空航天飛行器的運行健康維護與保障模擬試驗。其應用是在“數字模擬載體”上建立“物理飛行器”的“映射”模型，并通過物理傳感器和數據“沉積”實現“映射模型”與“物理飛行器”真實狀態完全同步，并根據飛行器現有情況和過往載荷，及時分析、推演、評估是否需要維修，及其能否承受下次的任務載荷等。

四、國內關于“數字孿生”（Digital Twin）技術的應用實踐

國內最早將“數字孿生”（Digital Twin）技術引進，并應用于教學的是重慶郵電大學，該大學也是最早將“數字孿生”（Digital Twin）技術應用于科研、實踐的大學之一。

杭州智林企業管理咨詢在為客戶提供服務的過程中，親身經歷和參與了某企業數字孿生技術的理論分析及論證，技術引進、技術應用、技術實踐和改進工作，現將該項目案例的情況概括講述。

該技術應用企業為某電網公司，該電網公司在很多地區設有高低壓變電站，在變電站的建設，尤其是維護過程中，需要定期“開挖”變電站“預埋坑”，通過定期的“開挖”，來觀察、檢查變電站地下設施和設備的“物理衰退”和腐蝕情況，以此來判斷設施和設備的使用年限。變電站的定期“開挖”費用動則上百萬，費時、費事、費力、費錢。該企業引入“數字孿生”技術后，無需再進行變電站的現場“開挖”工作，大大降低了變電站的維護成本。

總結；智林咨詢通過數字孿生技術的參與和實踐，認為在現階段，“數字孿生”（Digital Twin）技術更多的是運用在企業主觀和主動有“數字孿生”（Digital Twin）技術訴求的企業，并不適合將數字孿生技術應用在被動“數字孿生”應用的企業，比如講“數字孿生”應用技術應用在中小企業的產線，用于觀察產線狀態，實則投入遠遠大于實際應用帶來的受益。