数字孪生：数字世界与现实世界的交汇

数字孪生是一种新兴的技术, 指借助数字化技术, 在虚拟数字世界中构建相应的虚拟模型, 将现实世界中的物体、系统或流程表现出来. 数字孪生有助于人们以较低的成本理解和预测现实世界中的物体、系统或流程的行为与性能, 进而显著提升生产效率, 降低运营成本, 并有效规避潜在风险.

如今数字孪生技术已经被广泛应用于制造业、能源、交通、医疗等领域。

一、如何判断是不是数字孪生？

（图像：数字化孪生成熟度模型[J]. 陶飞;张辰源;戚庆林;张贺.计算机集成制造系统,2023(05)）

研究者基于落地应用的视角构建了一套数字孪生成熟度模型，并将其划分为六个等级：其中"虚实结合（L0）、虚实对应（L1）、虚实管控（L2）、虚实预判（L3）、虚实优化（L4）以及虚实共生（L5）"。

零级（L0）：以虚拟形式模仿实体
以虚拟形式模仿实体的能力属于数字孪生模型的一项核心功能。能够实现这一功能的系统处于其发展的初级阶段（L0）。能够满足这一要求的实践与应用则归属于广义数字孪生的概念范畴。

一级（L1）：以虚映实
采用虚拟技术复现物理实体的状态与变化特征，则被定义为"以虚映实"这一术语所指涉的概念；而具备此类能力的技术系统，则被视为处于该成熟度等级的第一阶段（L1）。

二级（L2）：以虚控实
基于非实体化控制策略实现物理实体运行过程管理的技术手段被称为以虚控实。能够执行该策略的应用型数字孪生系统已达到成熟度等级二（L2）。

三级（L3）：基于数字孪生模型预测
基于数字孪生模型预测的能力，则表明该类数字孪生系统已达到其成熟度等级的第三等级（Ｌ３）。

通过数字孪生技术实现物理实体的优化，并且处于第四成熟度等级的数字孪生系统具备该能力

五级（L5）：虚拟与现实共生
虚拟与现实共生作为数字孪生的理想追求，在物理实体与数字孪生模型经过长时间的动态协调运行中得以实现，并且这一过程在从设计到 decommissioning 全生命周期内均能持续进行并不断优化。能够实现此功能的数字孪生系统已达到其成熟度等级的第五层次（L5）。

二、数字孪生的应用

数字孪生技术在企业运营中的应用范围十分广泛。在制造业领域内，数字孪生可以帮助企业提升生产效率、优化工艺流程以及降低运营成本。例如，在制造业中可以通过建立一个虚拟化的生产线仿真模型来进行过程控制与性能分析。此外，在供应链管理方面，数字孪生技术能够帮助企业在全球范围内实现高效协同与资源调度优化；通过构建一个虚拟化的供应链仿真模型来模拟与预测不同场景下的运营表现，并在此基础上制定最优策略以实现降本增效的目标。对于产品设计工作而言，在数字化转型背景下利用数字孪生技术能够显著提升产品的创新能力和研发效率；通过构建一个动态的产品全生命周期管理系统来实现从概念设计到量产的全流程数字化管控，并在此过程中持续追踪各环节的关键指标数据以确保产品质量与用户体验达到预期标准。

三、数字孪生的实施步骤

数字孪生的主要实施步骤主要包括以下几个方面：首先是建立数字化模型；其次是进行系统仿真；最后是持续优化完善系统结构等环节。在第一步中, 必须从现实世界中获取相关数据, 包括物体形态特征及其材料属性等关键参数, 同时还需要收集系统的运行行为及动态参数等信息。这一环节对于数字孪生的成功构建具有基础性作用, 是其得以实现的重要条件之一。类似我们在之前探讨过的工业自动化领域的发展经验表明, 如果无法确保对原始数据的有效获取, 则会使得整个数字孪生体系无法发挥其应有的作用。

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随后必须建立数字孪生模型，并将采集到的数据基于此构建为数字孪生模型。随后要开展仿真分析以模拟其行为特性及其性能表现，并在最后阶段对物理实体、系统或过程进行优化。

四、数字孪生的未来发展趋势

借助数字孪生技术的应用场景构建，在一定程度上能够帮助组织显著提升其核心竞争力与创新能力，并开创更加辉煌的发展前景。

程的性能。

四、数字孪生的未来发展趋势

借助数字孪生技术的应用，在这一过程中（段落中的内容），企业将显著提升企业的核心竞争力与创新能力，并推动企业迈向更加繁荣的未来

我们建议企业将数字孪生思维内化到商业模式中，并将其作为企业数字化转型的关键支撑点之一，在虚拟与现实协同发展的基础上实现企业的持续性和创新性发展。