数字孪生（Digital Twin）--- 物理对象的数字表示

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数字孪生（Digital Twin）--- 物理对象的数字表示

1 数字孪生的定义

数字孪生（Digital Twin）是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

数字孪生方面的工作依据其性质的不同分为两大类： 1.工作的重点在如何进行工程应用，解决实际问题； 2.工作的重点在于探讨数字孪生自身的运作机理、运行方法或运行模式。

2 数字孪生的提出

NASA首次提出了数字孪生（Digital Twin）的概念。

其定义为：“一个数字孪生，是一种集成化了的多种物理量、多种空间尺度的运载工具或系统的仿真，该仿真使用了当前最为有效的物理模型、传感器数据的更新、飞行的历史等等，来镜像出其对应的飞行当中孪生对象的生存状态。”

将仿真集成到一起，再加上实时状态数据，历史维护数据，以及机载健康管理(IVHM)等，就是其数字孪生含义，一种NASA追求的全新的工作模式。换个看问题的角度来讲，NASA的数字孪生，就等同于其基于仿真的系统工程。

3 数字孪生的发展

Michael Grieves首次提出了PLM概念模型，模型中出现了现实空间，虚拟空间，从现实空间到虚拟空间的数据流，从虚拟空间到现实空间的信息流，以及虚拟子空间的表述。

Gartner数字孪生进而将数字孪生分为了三类：

●离散数字孪生（Discrete digital twin）：单个产品/设备，人或任务的虚拟复制品，用于监视和优化单个资产、人和其他物理资源。

●复合数字孪生（Composite digital twin）：用于监视和优化关连在一起的离散数字孪生的组合使用，如轿车和工业机器这样的多部件系统。

●组织数据孪生(Digital twin of organizations - DTOs)：DTOs是复杂与大型实体的虚拟模型，由它们组成部分的数字孪生构成。DTOs用于监视与优化高级业务的性能。

数字孪生，简洁地定义为物理对象的数字表示。

4 其他看法

●这仅是一个“概念”或者说是“理念”，但该概念下，技术要件，并不明确，也不唯一。

●个人认为，数字孪生自身确实没有自己独特的技术内涵。将数字孪生定位为一种理念或方法，而不是一种技术，更为符合实际。或者将数字孪生定位为将仿真、系统工程、物联网、大数据等的集成应用模式，更为有意义。

● 数字孪生，本质上是物理对象在数字世界中的表示。在计算机诞生之前，我们缺少科技手段实现这一想法。计算机诞生后特别是普及之后，有了在计算机中实现物理对象表示的技术手段，所以数字孪生这个感念，即便没有明确提出，实际上已经在实践中践行了。

参考：彭慧《数字孪生的前世今生》

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