数字孪生

数字孪生技术详解及应用场景介绍数字孪生似乎已经无处不在，成为各行各业数字化的灵丹妙药。2016年至2018年，GARtner连续三年将数字孪生列入十大战略性技术发展趋势。考虑一下 数字孪生 在未来 5 年将产生颠覆性创新的期望过高的时期。那么，数字孪生究竟是什么，是一种技术，还是一种思想，一种方法，一种应用方式？一、数字孪生概念的提出 2002年，在密歇根大学的一次演讲中，首次提出了PLM（Product Life Cycle ）的概念模型，其中真实空间、虚拟空间、模型中出现了从真实空间到虚拟空间的数据流。，从虚拟空间到真实空间的信息流，以及虚拟子空间的表示。按照后来的说法，在这个“gement:”中，它被称为信息镜像模型。然而，当时教授提出实物产品虚拟数字测绘的想法，即流行的“数字孪生”概念的由来虚拟仿真 ，并没有得到业界的积极响应。历经十余年，数字孪生受到各领域人士的热烈追捧，不仅在制造业，在智慧城市、智慧交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居等各行各业. 以及虚拟子空间的表示。按照后来的说法，在这个“gement:”中，它被称为信息镜像模型。然而，当时教授提出实物产品虚拟数字测绘的想法，即流行的“数字孪生”概念的由来，并没有得到业界的积极响应。历经十余年，数字孪生受到各领域人士的热烈追捧，不仅在制造业，在智慧城市、智慧交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居等各行各业. 以及虚拟子空间的表示。按照后来的说法，在这个“gement:”中，它被称为信息镜像模型。然而，当时教授提出实物产品虚拟数字测绘的想法，即流行的“数字孪生”概念的由来，并没有得到业界的积极响应。历经十余年，数字孪生受到各领域人士的热烈追捧，不仅在制造业，在智慧城市、智慧交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居等各行各业. 当教授提出实物产品虚拟数字测绘的想法，即流行的“数字孪生”概念的由来时，并未得到业界的积极响应。历经十余年数字孪生技术用途，数字孪生受到各领域人士的热烈追捧数字孪生开发 ，不仅在制造业，在智慧城市、智慧交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居等各行各业. 当教授提出实物产品虚拟数字测绘的想法，即流行的“数字孪生”概念的由来时，并未得到业界的积极响应。历经十余年，数字孪生受到各领域人士的热烈追捧，不仅在制造业，在智慧城市、智慧交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居等各行各业.

2.在数字孪生初次使用技术中首次引入了数字孪生这个表达式。为了更好地了解NASA的数字孪生，我们来回顾一个关于阿波罗13号登月飞行诞生的故事。1970 年 10 月 14 日，阿波罗 13 号宇宙飞船已经进入距离地球 21 万英里的地方。居住舱内的氧气罐爆炸，主推进器严重损坏，氧气泄漏到太空中。每过一分钟，受损的航天器就会飞离地球 400 英里。如何让三名宇航员安全回家，成为未来三天半夜以继日工作的数千名 NASA 地面支持人员的唯一目标！最终，NASA 成功地将人类太空飞行中可能发生的最大灾难转变为令人振奋的成功。这一切的关键在于，NASA 拥有一套完整且高水平的地面模拟系统，用于训练宇航员和任务控制员进行所有任务操作，包括处理各种故障场景。模拟器是整个太空计划中技术最复杂的部分。在模拟训练中，除机组人员、驾驶舱和任务控制台外，其他一切都是由经验丰富的技术人员使用一堆计算机和公式创建的。任务控制员和宇航员在综合考虑航天器损坏、可用功率等因素后，剩余的氧气、饮用水等，制定了前所未有的大胆退货计划。要点如下： 重启指令模块，改变手动操作模式（节省宝贵的电能）；将登月舱用作救生艇（服务舱断电损坏）；在发动机点火和改变轨道（自由返回轨道）的途中进行了 3 次；手动导航 控制飞船（导航电脑关机，节省宝贵电力）。

但这样的返乡模式将远远超出航天器设计的界限，从未实践过。一旦出现任何问题，宇航员就再也没有机会回家了。地面任务控制中心调整模拟器以适应阿波罗13号目前的异常配置，并根据质量、重心、推力等参数对新型飞船的主机进行重新编程；无登月舱制造 制造商分工合作，定义了一个新的整个着陆过程；然后安排后备航天员在模拟器上进行操作演练，证明了方案的可行性，大大提高了任务管制员和航天员的信心。剩下的工作就是让航天员按照演练生成的操作指令表，100%执行。所有人都佩服阿波罗 13 号宇航员和任务控制员在事故发生后的冷静，却不知道这是在模拟器上数万小时训练的结果。NASA的成功应该得益于这些模拟器，或者说仿真器，可以说是数字孪生真实案例，Apollo13可以看做是第一个数字孪生体。事实上，模拟器在 Apollo 中发挥了关键作用。3、数字孪生及其内涵数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，整合多学科、多物理、多尺度和多概率模拟。映射在虚拟（网络）空间中完成，以反映相应物理设备的整个生命周期过程。数字孪生实现了真实物理系统对网络空间数字模型的反馈数字孪生技术用途，各种仿真模拟、分析、数据积累、挖掘，甚至基于数字模型的AI人工智能应用。确保它对物理系统的适用性不现实。

在数字孪生中，数据是基础，模型是核心，软件是载体。数字孪生的内涵可以表述为“一个通用技术、两个孪生空间、三个技术要素、四个功能层次和五个典型特征”。数字孪生 是一项支持经济和社会数字化转型的使能技术。它综合运用感知、计算、建模等信息技术，通过软件定义对物理空间进行表达、诊断、预测和决策。并实现物理空间与网络空间的交互映射。Level 1：表示，通过传感设备收集的数据，对物理实体的每个元素进行检查和动态表示。2级：诊断，分析历史数据数字孪生技术用途，并检查性能和性能变化的原因。Level 3：预测，表示各种模式的关系数字孪生技术用途，预测未来。第四层：决策，在分析过去和预测未来的基础上指导行为。4、数字孪生典型场景应用数字孪生是一个普遍适用的理论和技术体系，可应用于产品设计、产品制造、工程建设、城市管理等领域。数字孪生 是实际实物产品的数字表示。在设计和非生产过程中，将仿真分析模型的参数传递到产品定义的全3D几何模型中，再传递到数字化生产线加工成真实的实物产品。它通过在线数字化检测/测量系统反映在产品定义模型中，然后反馈到仿真分析模型中。生命周期全过程模型通过数字化链路集成，实际智能制造系统、数字化测量检测系统、嵌入式信息物理融合系统（CPS）的无缝集成和同步让我们看到在这个数码产品上。可能会收到实际的实物产品。数字测量和检测系统，以及嵌入式信息物理融合系统（CPS）让我们看到了这个数字产品。可能会收到实际的实物产品。数字测量和检测系统，以及嵌入式信息物理融合系统（CPS）让我们看到了这个数字产品。可能会收到实际的实物产品。

依托数字链路()，所有数据模型可以双向通信，通过非智能生产系统集成的CPS系统将真实实物产品的状态和参数反馈给数字模型，使数字模型在生命周期的所有阶段都是一致的。这可以对系统当前和未来的功能和性能进行动态、实时的评估。数字纽带贯穿整个产品生命周期，尤其是产品设计、生产、运维的无缝集成。典型数字孪生场景应用：数字化设计：数字孪生+产品创新。数字孪生科技创造产品设计数字孪生本体，在网络空间进行系统模拟，实现反馈设计，迭代创新和持续优化。目前，在汽车、船舶、航空航天、精密装备制造等领域，普遍开展了样机设计、工艺设计、工程设计、数字样机等形式的数字化设计实践。虚拟工厂：数字孪生+整个制造过程的监督。打造虚拟车间数字工厂，在赛博空间中映射物理空间，促进物理实体与数字虚拟体之间数据双向动态交互，及时调整生产流程，优化生产参数应对网络空间的变化，提高生产效率。设备预测性维护：数字孪生+ 设备管理。设备开发设计数字孪生

智慧城市：数字孪生+城市运营管理。构建城市数字孪生体，以量化不确定性组合的形式，排练数字世界中天气、基础设施、人口、土地、工业交通等要素的交互运行，绘制“城市画像” ，并支持物理世界中的决策者。实现城市规划“一张图”、城市问题“一目了然”、城市治理“一盘棋”的综合效益优化布局。智慧医疗：数字孪生+医疗服务。将数字孪生与医疗服务相结合，实现对人体运作机制和医疗设备的动态监测、仿真和模拟，