從目前來看，恢復(fù)大教堂的信息比較豐富，包括各種平面圖像、3D圖像等。而更為重要的是，美國瓦薩學(xué)院的藝術(shù)歷史學(xué)家安德魯?塔?。ˋndrew Tallon）在2014-2015年期間，通過使用激光掃描儀創(chuàng)建了一個完美無瑕的大教堂的數(shù)字模型。

通過這個數(shù)字模型不僅建立起大教堂的三維圖像，同時能夠揭示其他難以察覺的結(jié)構(gòu)問題。巴黎圣母院已經(jīng)在虛擬世界中得到永生，數(shù)字模型或許也能夠幫助巴黎圣母院的修復(fù)，讓其“重生”。

通過數(shù)字模型，越來越多的人認識到數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用價值。此前的波音空難調(diào)查中，也凸顯出數(shù)字孿生技術(shù)的重要作用。

數(shù)字孿生是什么？

數(shù)字孿生，英文名叫Digital Twin（數(shù)字雙胞胎），也被稱為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像。

它的官方定義非常復(fù)雜：

數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。

簡單來說，數(shù)字孿生就是在一個設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造一個數(shù)字版的“克隆體”。

這個“克隆體”也被稱為“數(shù)字孿生體”。它被創(chuàng)建在信息化平臺上，是虛擬的。數(shù)字孿生體最大的特點在于：它是對實體對象（本體）的動態(tài)仿真。也就是說，數(shù)字孿生體是會“動”的。它“動”的依據(jù)來自本體的物理設(shè)計模型,還有本體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)，以及本體運行的歷史數(shù)據(jù)。

如果需要做系統(tǒng)設(shè)計改動，或者想要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應(yīng)，工程師們可以在孿生體上進行“實驗”。這樣一來，既避免了對本體的影響，也可以提高效率、節(jié)約成本。

除了“會動”之外，理解數(shù)字孿生還需要記住三個關(guān)鍵詞，分別是“全生命周期”、“實時/準實時”、“雙向”。

數(shù)字孿生是源自工業(yè)界的概念。在工業(yè)制造領(lǐng)域，有一個詞叫做“產(chǎn)品生命周期管理（PLM）”。

全生命周期，是指數(shù)字孿生可以貫穿產(chǎn)品包括設(shè)計、開發(fā)、制造、服務(wù)、維護乃至報廢回收的整個周期。它并不僅限于幫助企業(yè)把產(chǎn)品更好地造出來，還包括幫助用戶更好地使用產(chǎn)品。

而實時/準實時，是指本體和孿生體之間，可以建立全面的實時或準實時聯(lián)系。兩者并不是完全獨立的，映射關(guān)系也具備一定的實時性。

雙向，是指本體和孿生體之間的數(shù)據(jù)流動可以是雙向的。并不是只能本體向?qū)\生體輸出數(shù)據(jù)，孿生體也可以向本體反饋信息。企業(yè)可以根據(jù)孿生體反饋的信息，對本體采取進一步的行動和干預(yù)。

數(shù)字孿生有什么用？

首先，它可以通過設(shè)計工具、仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等各種數(shù)字化的手段，將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中，形成可拆解、可復(fù)制、可轉(zhuǎn)移、可修改、可刪除、可重復(fù)操作的數(shù)字鏡像。

這極大的加速了操作人員對物理實體的了解，激發(fā)模擬仿真、批量復(fù)制、虛擬裝配等設(shè)計活動。

過去，在沒有數(shù)字化模型幫助之下，制造一件產(chǎn)品要經(jīng)歷很多次迭代設(shè)計。

現(xiàn)在，采用了數(shù)字化模型的設(shè)計技術(shù)，就可以在虛擬的三維數(shù)字空間輕松地修改部件和產(chǎn)品的每一處尺寸和裝配關(guān)系，這使得幾何結(jié)構(gòu)的驗證工作和裝配可行性的驗證工作大為簡單，大幅度減少了迭代過程中物理樣機的制造次數(shù)、時間，以及成本。

此外，數(shù)字孿生還可以通過采集有限的物理傳感器指標的直接數(shù)據(jù)，借助大樣本庫，通過機器學(xué)習(xí)推測出一些原本無法直接測量的指標。由此實現(xiàn)對當(dāng)前狀態(tài)的評估、對過去發(fā)生問題的診斷，以及對未來趨勢的預(yù)測，并給予分析的結(jié)果，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。

例如，針對大型設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的各種故障特征，可以將傳感器的歷史數(shù)據(jù)通過機器學(xué)習(xí)訓(xùn)練出針對不同故障現(xiàn)象的數(shù)字化特征模型，并結(jié)合專家處理的記錄，將其形成未來對設(shè)備故障狀態(tài)進行精準判決的依據(jù)，最終形成自治化的智能診斷和判決。

數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和重要場景

當(dāng)下，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)迅速發(fā)展，對推動制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化進程起到關(guān)鍵作用，尤其是信息技術(shù)對于數(shù)據(jù)的強大計算和分析能力為制造業(yè)發(fā)展開辟嶄新的發(fā)展空間，IT和OT的融合越來越受到制造企業(yè)的重視。伴隨新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為制造業(yè)從“顯”到“隱”的抓手，互聯(lián)網(wǎng)從“虛”向“實”的載體。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展離不開技術(shù)支撐，包括數(shù)字孿生、邊緣計算、5G、IPV6、標識解析、TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）、PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）等都是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推進，數(shù)字孿生被賦予了新的生命力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)延伸了數(shù)字孿生的價值鏈條和生命周期，凸顯出數(shù)字孿生基于模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)方面的的優(yōu)勢和能力，打通了數(shù)字孿生應(yīng)用和迭代優(yōu)化的現(xiàn)實路徑，正成為數(shù)字孿生的孵化床。

數(shù)字孿生基于物理實體的基本狀態(tài)，以動態(tài)實時的方式將建立的模型、收集的數(shù)據(jù)做出高度寫實的分析，用于物理實體的監(jiān)測、預(yù)測和優(yōu)化。另外，數(shù)字孿生作為邊緣側(cè)技術(shù)，可以有效連接設(shè)備層和網(wǎng)絡(luò)層，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的知識萃取工具，不斷將工業(yè)系統(tǒng)中的碎片化知識傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中，不同成熟度的數(shù)字孿生體，將不同顆粒度的工業(yè)知識重新組裝，通過工業(yè)APP進行調(diào)用。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是數(shù)字孿生的孵化床，數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的重要場景。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重塑數(shù)字孿生閉環(huán)

數(shù)字孿生，以數(shù)字方式為物理對象創(chuàng)建高寫實虛擬模型，并模擬、分析、預(yù)測其行為，為實現(xiàn)信息技術(shù)與制造業(yè)融合鋪平了道路。借助數(shù)字孿生，可以集成復(fù)雜的制造工藝，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，制造和智能服務(wù)等閉環(huán)優(yōu)化，數(shù)字孿生將成為未來數(shù)字化企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)之前，數(shù)字孿生的概念還只是停留在軟件環(huán)境中，比如幾何建模的CAD系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理的PLM等。但隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的連通效用使得各個數(shù)字孿生在設(shè)備資產(chǎn)管理，產(chǎn)品生命周期管理和制造流程管理中開始發(fā)生關(guān)聯(lián)、互相補充。

例如，國芯物聯(lián)公司就利用其工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)了數(shù)字孿生不同應(yīng)用場景數(shù)據(jù)的打通。通過對原材料、工廠制造、銷售、客戶需求一體化的管理，打通構(gòu)成數(shù)字孿生的閉環(huán)。讓生產(chǎn)以及物流環(huán)節(jié)更透明，可靈活的按時生產(chǎn)、按需生產(chǎn)、按順序生產(chǎn)等，實現(xiàn)真正的智能生產(chǎn)制造。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺激活數(shù)字孿生生命

隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，數(shù)字孿生盡管尚未成為主流，卻成為每一個數(shù)字化企業(yè)都要關(guān)注的技術(shù)。數(shù)字孿生的核心是模型和數(shù)據(jù)，但虛擬模型創(chuàng)建和數(shù)據(jù)分析需要專業(yè)的知識，對于不具備相關(guān)知識的人員，構(gòu)建和使用數(shù)字孿生任重道遠，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰恰可以解決上述問題，通過平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析外包、模型共享等業(yè)務(wù)。

隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，數(shù)字孿生盡管尚未成為主流，卻成為每一個數(shù)字化企業(yè)都要關(guān)注的技術(shù)。數(shù)字孿生的核心是模型和數(shù)據(jù)，但虛擬模型創(chuàng)建和數(shù)據(jù)分析需要專業(yè)的知識，對于不具備相關(guān)知識的人員，構(gòu)建和使用數(shù)字孿生任重道遠，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰恰可以解決上述問題，通過平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析外包、模型共享等業(yè)務(wù)。