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什么是數字孿生技術

數字孿生（Digital Twin）是以數字化方式創建物理實體的虛擬模型，借助數據模擬物理實體在現實環境中的行為。

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、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，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、產品制造、醫學分析、工程建設等領域應用較多。目前在國內應用比較深入的是工程建設領域，關注度比較高、研究比較熱的是智能制造拆旁領域。

美國國防部比較早提出利用Digital Twin技術，用于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，并通過傳感器實現與飛機真實狀態完全同步，這樣每次飛行后，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仿真和模擬，并將真實參數傳給實際的工廠建設。而工房和產線建成之后，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，不是制成品的3D尺寸模型，不是制成品的MBD定義。[1]

對于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、評估和監腔尺控。Digital Twin正是從內嵌的綜合健康管伍御高理系統（IVHM）集成了傳感器數據、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、剩余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，揭示裝備研制中存在的未知問題。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]

比較早，美國國家航空航天局使用數字孿生對空間飛行器進行仿真分析、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、維修維護等進行仿真分析。[2]

以歐特克公司為代表的工程建設類軟件供應商，將數字孿生技術應用于建筑、工廠、基礎設施等建設領域，把建筑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于車間的建設和管控，主要涉及基于數字孿生的產品設計、基于數字孿生的虛擬樣機、基于數字孿生的車間快速設計、基于數字孿生的工藝規劃、基于數字孿生的車間生產調度優化、基于數字孿生的生產物流精準配送、基于數字孿生的車間裝備智能控制、基于數字孿生的車間人機交互、基于數字孿生的裝配、基于數字孿生的測試/檢測、基于數字孿生的制造能耗管理、基于數字孿生的產品質量分析與追溯、基于數字孿生的故障預測與健康管理、基于數字孿生的產品服務系統等。

reference：baiduboxapp://swan/AZQtr4jkpf90T3X9QMWVLF1bkeV4LXxD/pages/lemma/lemma?lemmaTitle=%E6%95%B0%E5%AD%97%E5%AD%AA%E7%94%9FlemmaId=22197545fr=aladdin_baiduboxapp=%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%7Dcallback=_bdbox_js_4476oauthType=searchsearchParams=%7B%22failUrl%22%3A%22https%3A%2F%2Fbaike.baidu.com%2Fitem%2F%25E6%2595%25B0%25E5%25AD%2597%25E5%25AD%25AA%25E7%2594%259F%2F22197545%22%2C%22logParams%22%3A%22pu%3D%24pu%26baiduid%3D%24baiduid%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%22AZQtr4jkpf90T3X9QMWVLF1bkeV4LXxD%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%25252Fbaike.baidu.com%25252Fitem%25252F%252525E6%25252595%252525B0%252525E5%252525AD%25252597%252525E5%252525AD%252525AA%252525E7%25252594%2525259F%25252F22197545%22%7DuseTpl=1

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