本(ben)文(wen)對(dui)以(yi)下(xia)十(shi)個(ge)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)分(fen)析(xi)與(yu)思(si)考(kao)，以(yi)期(qi)拋(pao)磚(zhuan)引(yin)玉(yu)，為(wei)研(yan)究(jiu)者(zhe)更(geng)好(hao)理(li)解(jie)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)，為(wei)決(jue)策(ce)者(zhe)理(li)性(xing)和(he)正(zheng)確(que)對(dui)待(dai)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)，為(wei)實(shi)踐(jian)者(zhe)更(geng)好(hao)落(luo)地(di)應(ying)用(yong)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)提(ti)供(gong)參(can)考(kao)。

　　① 何為數字孿生？

　　② 誰在關注數字孿生
？

　　③ 數字孿生：中、美、德，誰更熱？

　　④ 數字孿生與智能製造的關係是什麼？

　　⑤ 數字孿生能否與新一代信息技術（New IT）融合
？

　　⑥ 數字孿生是否存在科學問題？

　　⑦ 數字孿生何用？

　　⑧ 數字孿生適用準則是什麼
？

　　⑨ 數字孿生是否需要標準
？

　　⑩ 數字孿生是否需要商業化工具/平台
？

　　看點01 何為數字孿生？

　　當dang前qian越yue來lai越yue多duo的de學xue者zhe和he企qi業ye關guan注zhu數shu字zi孿luan生sheng並bing開kai展zhan研yan究jiu與yu實shi踐jian
，但dan從cong不bu同tong的de角jiao度du出chu發fa
，對dui數shu字zi孿luan生sheng的de理li解jie存cun在zai著zhe不bu同tong的de認ren識shi。本ben節jie從cong不bu同tong維wei度du出chu發fa

，對dui數shu字zi孿luan生sheng的de當dang前qian認ren識shi進jin行xing總zong結jie與yu分fen析xi後hou，嚐chang試shi對dui數shu字zi孿luan生sheng的de理li想xiang特te征zheng進jin行xing探tan討tao，以yi供gong參can考kao。

　　（1）模型維度 一類觀點認為數字孿生是三維模型、是物理實體的 copy
，huoshixuniyangji。zhexierenshicongmoxingxuqiuyugongnengdejiaodu，zhongdianguanzhuleshuziluanshengdemoxingweidu。zonghexianyouwenxianfenxi，lixiangdeshuziluanshengmoxingshejijihemoxing、物理模型、行為模型、規則模型等多維多時空多尺度模型


，且期望數字孿生模型具有高保真、高可靠

、高精度的特征
，進而能真實刻畫物

　　理(li)世(shi)界(jie)。此(ci)外(wai)，有(you)別(bie)於(yu)傳(chuan)統(tong)模(mo)型(xing)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)模(mo)型(xing)還(hai)強(qiang)調(tiao)虛(xu)實(shi)之(zhi)間(jian)的(de)交(jiao)互(hu)
，能(neng)實(shi)時(shi)更(geng)新(xin)與(yu)動(dong)態(tai)演(yan)化(hua)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)對(dui)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)的(de)動(dong)態(tai)真(zhen)實(shi)映(ying)射(she)。

　　（2）數據維度 Grieves 教授曾在美國密歇根大學產品全生命周期管理（PLM）課程中提出了與數字孿生相關的概念

，因而有一種觀點認為數字孿生就是 PLM。與此類似，還有觀點認為數字孿生是數據/大數據
，是 Digital Shadow
，或是 DigitalThread。這些認識側重了數字孿生在產品全生命周期數據管理、數據分析與挖掘、數據集成與融合等方麵的價值。數據是數字孿生的核心驅動力
，數字孿生數據不僅包括貫穿產品全生命周期的全要素/全流程/全業務的相關數據，還強調數據的融合，如信息物理虛實融合
、多源異構融合等。此外，數字孿生在數據維度還應具備實時動態更新、實時交互、及時響應等特征。

　　（3）連接維度 一類觀點認為數字孿生是物聯網平台或工業互聯網平台，這些觀點側重從物理世界到虛擬世界的感知接入
、可靠傳輸
、智能服務。從滿足信息物理全麵連接映射與實時交互的角度和需求出發，理想的數字孿生不僅要支持跨接口、跨協議
、跨平台的互聯互通
，還強調數字孿生不同維度（物理實體、虛擬實體、孿生數據
、服務/應用）間的雙向連接、雙向交互
、雙向驅動
，且強調實時性

，從而形成信息物理閉環係統。

　　（4）服務/功能維度 一類觀點認為數字孿生是仿真，是虛擬驗證，或是可視化，這類認識主要是從功能需求的角度，對數字孿生可支持的部分功能/服務進行了解讀。目前，數字孿生已在不同行業不同領域得到應用
，基於模型和數據雙驅動，數字孿生不僅在仿真
、虛擬驗證和可視化等方麵體現其應用價值，還可針對不同的對象和需求
，在產品設計、運行監測、能耗優化、智能管控、故障預測與診斷

、設備健康管理、循環與再利用等方麵提供相應的功能與服務。由此可見，數字孿生的服務/功能呈現多元化。

　　（5）物理維度 一(yi)類(lei)觀(guan)點(dian)認(ren)為(wei)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)僅(jin)是(shi)物(wu)理(li)實(shi)體(ti)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)表(biao)達(da)或(huo)虛(xu)體(ti)，其(qi)概(gai)念(nian)範(fan)疇(chou)不(bu)包(bao)括(kuo)物(wu)理(li)實(shi)體(ti)。實(shi)踐(jian)與(yu)應(ying)用(yong)表(biao)明(ming)，物(wu)理(li)實(shi)體(ti)對(dui)象(xiang)是(shi)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)的(de)模(mo)型(xing)
、數據、功能/服務與物理實體對象是密不可分的。數字孿生模型因物理實體對象而異、數據因物理實體特征而異、功能/服(fu)務(wu)因(yin)物(wu)理(li)實(shi)體(ti)需(xu)求(qiu)而(er)異(yi)。此(ci)外(wai)
，信(xin)息(xi)物(wu)理(li)交(jiao)互(hu)是(shi)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)區(qu)別(bie)於(yu)其(qi)他(ta)概(gai)念(nian)的(de)重(zhong)要(yao)特(te)征(zheng)之(zhi)一(yi)，若(ruo)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)概(gai)念(nian)範(fan)疇(chou)不(bu)包(bao)括(kuo)物(wu)理(li)實(shi)體(ti)，則(ze)交(jiao)互(hu)缺(que)乏(fa)對(dui)象(xiang)。

　　綜上所述，當前對數字孿生存在多種不同認識和理解，目前尚未形成統一共識的定義，但物理實體、虛擬模型、數據、連接
、服務是數字孿生的核心要素。不同階段（如產品的不同階段）的數字孿生呈現出不同的特點，對數字孿生的認識與實踐離不開具體對象、具體應用與具體需求。從應用和解決實際需求的角度出發

，實際應用過程中不一定要求所建立的“數字孿生”具備所有理想特征，能滿足用戶的具體需要即可。

　　表1 數字孿生理想特征

　　看點02 誰在關注數字孿生
？

　　當前全球 50 多個國家、1000 多個研究機構、上千名專家學者開展了數字孿生的相關研究並有研究成果發表。包括：

　　①德國、美國

、中國、英國、瑞典
、意大利、韓國、法國

、俄羅斯等科技相對發達的國家；

　　②德國亞琛工業大學、美國斯坦福大學
、英國劍橋大學

、瑞典皇家理工學院
、清華大學等各國一流大學
；

　　③西門子
、PTC
、德國戴姆勒、ABB、GE、達索、空客等國際著名一流企業；

　　④美國 NASA、美國空軍研究實驗室、法國國家科學研究中心、俄羅斯科學院等世界頂尖國家級研究機構；

　　⑤具有智能製造、航空航天
、醫療健康、城市管理等各研究背景的專家學者。

　　當前數字孿生已得到了十多個行業關注並開展了應用實踐。除在製造領域被關注和應用外
，近年來數字孿生還被應用於電力

、醫療健康、城市管理、鐵路運輸、環境保護、汽車、船舶、建築等領域，並展現出巨大的應用潛力。

　　綜上所述，數字孿生已廣泛被全球各行業、各背景
、各層次的專家
、學者和企業研究與應用，目前數字孿生在製造領域開展了較多的應用探索和落地實踐
，但在航空航天
、電力
、汽車、智慧城市、健康醫療等領域也具有廣闊的應用價值和應用前景。

　　圖1 數字孿生應用領域

　　看點03 數字孿生：中

、美
、德
，誰更熱
？

　　當(dang)前(qian)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)在(zai)國(guo)內(nei)非(fei)常(chang)熱(re)，各(ge)相(xiang)關(guan)會(hui)議(yi)幾(ji)乎(hu)都(dou)有(you)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)的(de)交(jiao)流(liu)和(he)報(bao)道(dao)，導(dao)致(zhi)存(cun)在(zai)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)在(zai)中(zhong)國(guo)關(guan)注(zhu)多(duo)，而(er)國(guo)際(ji)上(shang)關(guan)注(zhu)少(shao)的(de)感(gan)覺(jiao)。本(ben)文(wen)試(shi)圖(tu)從(cong)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)研(yan)究(jiu)現(xian)狀(zhuang)定(ding)量(liang)方(fang)麵(mian)來(lai)剖(pou)析(xi)，分(fen)析(xi)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)的(de)國(guo)際(ji)研(yan)究(jiu)現(xian)狀(zhuang)
，以(yi)供(gong)國(guo)內(nei)同(tong)行(xing)和(he)感(gan)興(xing)趣(qu)的(de)專(zhuan)家(jia)學(xue)者(zhe)參(can)考(kao)。如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi)
，德(de)國(guo)、美國和中國在數字孿生論文發表數量上
，近 3 年均處於前三名。從時間維度分析
，中
、美、德 3 國數字孿生研究可以分為以下 3 個階段：

　　（1） 2016 年前，美國引領 數字孿生的概念誕生於美國，美國也是最早開展數字孿生研究與應用的國家，2011~2016 年美國單年論文發表總數位居第一，2016 年以前累計發表總數位居世界第一。早期，以 NASA、美國空軍研究實驗室等為代表的研究機構主要將數字孿生應用於航空航天的健康監測、運行維護、壽命預測等方麵。近年佐治亞理工學院、國家標準技術研究所
、賓夕法尼亞州立大學等研究機構在智能工廠、智慧城市
、3D 打印等方麵開展了應用探索。截止到 2019 年 12 月 31 日，美國累計發表數字孿生文章總數位居世界第二。

　　（2）2017-2018 年，德國反超 工業 4.0 是一個發展方向或戰略
，德國提出工業 4.0 後，一直在論證和尋求能讓工業 4.0 落地的使能技術。數字孿生相對其他概念更易落地工程實施
，正好契合德國工業 4.0 需求。工業 4.0 主要提出單位之一德國弗勞恩霍夫研究院的 Sauer 指出數字孿生是工業 4.0 的關鍵技術。以西門子、亞琛工業大學為代表的工業 4.0 主推和實施機構，開展了大量數字孿生研究與實踐，發表了大量數字孿生文章,其中，亞琛工業大學發文數量位列世界第一，西門子位列第三。2017-2019 年德國單年發表的數字孿生文章總量位居世界第一
，截止到 2019 年 12 月 31 日累計發文總數已位居世界第一。

　　（3）2019 年，中國迎頭趕上 與美國、德國相比，數字孿生在中國的研究和受關注相對較晚。2017 年 1 月《計算機集成製造係統》期刊上發表的“數字孿生車間：一種未來車間運行新模式”論文，得到國內學術界尤其是青年學者對數字孿生的關注
，國內 12 家高校於2017 年 7 月共同發起並在北航召開“第一屆數字孿生與智能製造服務學術會議”，大量高校學者開始關注數字孿生在製造中的研究與應用。

　　會後來自 15 個單位的 22 位作者於 2018 年 1 月共同在《計算機集成製造係統》期刊上發表了“數字孿生及其應用探索”的論，更多高校學者開始關注數字孿生。另一方麵，隨著工信部“智能製造綜合標準化與新模式應用”和“工業互聯網創新發展工程”專項，科技部“網絡化協同製造與智能工廠”等國家層麵的專項實施
，有力促進了數字孿生的發展。

　　此外
，中國信息通信研究院、中國電子技術標準化研究院
、賽迪信息產業（集團）有限公司、e-works 數字化企業網

、走向智能研究院、安世亞太科技股份有限公司、上海優也信息科技有限公司

、工業 4.0研究院等單位及其專家在數字孿生的概念、技術、標準、應用實踐等方麵開展了大量工作
，為數字孿生在中國的推廣與發展起到了重要作用。

　　各方因素促使了數字孿生在中國的快速發展，使 2019 年中國單年發表的數字孿生文章總量高達 108 篇位居世界第二。截止到 2019年 12 月 31 日，中國累計發表數字孿生文章總數位居世界第三。其中，2019 年《計算機集成製造係統》上發表的數字孿生 30 篇
，對數字孿生研究與發展起到了重要作用。

　　看點04 數字孿生與智能製造的關係是什麼
？

　　從各國的先進製造業國家發展戰略演變角度來看

，無論是美國從“去工業化”到“再工業化”，到“以軟帶硬”的“工業互聯網”戰略，再到美國國家先進製造戰略計劃；德國從機械化
、電氣化
、信息化
，到“以硬帶軟”的“工業 4.0”的製造業創新發展戰略；還是中國從“信息化帶動工業化，工業化促進信息化”，到兩化融合和兩化深度融合，再到“中國製造 2025”的“融合演進”的製造強國發展戰略


，都期望通過信息物理融合來實現智能製造。

　　綜zong上shang可ke知zhi，智zhi能neng製zhi造zao是shi當dang前qian世shi界jie製zhi造zao業ye的de共gong同tong發fa展zhan趨qu勢shi。而er如ru何he實shi現xian製zhi造zao信xin息xi世shi界jie和he物wu理li世shi界jie的de互hu聯lian互hu通tong與yu集ji成cheng共gong融rong，是shi邁mai向xiang智zhi能neng製zhi造zao的de瓶ping頸jing之zhi一yi。

　　數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)是(shi)實(shi)現(xian)信(xin)息(xi)物(wu)理(li)融(rong)合(he)的(de)有(you)效(xiao)手(shou)段(duan)。一(yi)方(fang)麵(mian)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)製(zhi)造(zao)的(de)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)與(yu)信(xin)息(xi)世(shi)界(jie)之(zhi)間(jian)的(de)虛(xu)實(shi)映(ying)射(she)與(yu)雙(shuang)向(xiang)交(jiao)互(hu)，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)“數據感知-實時分析-智能決策-精準執行”實時智能閉環
；

　　另一方麵，數字孿生能夠將運行狀態
、環境變化、突發擾動等物理實況數據與仿真預測
、統計分析、領域知識等信息空間數據進行全麵交互與深度融合
，從而增強製造的物理世界與信息世界的同步性與一致性。

　　由表文獻關鍵詞和發表機構/作者統計分析可知，當前發表的所有數字孿生研究成果中：

　　①數字孿生與工業 4.0
、CPS、智能裝備/工廠/服務等相結合的論文最多，占當前所發表數字孿生論文總數的一半以上


；

　　②美國、中國
、德國發表數字孿生論文數全球最多
，論文主要來自各國智能製造相關領域的高校與科研院所；

　　③在工業界，西門子、戴姆勒、ABB 等踐行智能製造理念的企業發文量最多。相關統計結果表明，學術界和工業界都將數字孿生作為踐行智能製造的關鍵使能技術之一。

　　綜上所述
，智能製造是當前世界各國製造業的共同發展趨勢，數字孿生是智能製造使能技術之一。

　　看點05 數字孿生能與 NewIT 融合？

　　如圖2所示，從數字孿生五維模型的角度出發
， NewIT 對數字孿生的實現和落地應用起到重要的支撐作用，具體分析如下。

　　圖2 數字孿生五維模型與 New IT 的關係

　　（1）數字孿生與物聯網 對物理世界的全麵感知是實現數字孿生的重要基礎和前提，物聯網通過射頻識別
、二維碼

、傳感器等數據采集方式為物理世界的整體感知提供了技術支持。此外，物聯網通過有線或無線網絡為孿生數據的實時、可靠
、高效傳輸提供了幫助。

　　（2）數字孿生與 3R（AR, VR, MR）虛擬模型是數字孿生的核心部分，為物理實體提供多維度、多時空尺度的高保真數字化映射。實現可視化與虛實融合是使虛擬模型真實呈現物理實體以及增強物理實體功能的關鍵。VR/AR/MR 技術為此提供支持：VR 技術利用計算機圖形學
、細節渲染、動態環境建模等實現虛擬模型對物理實體屬性

、行為
、規則等方麵層次細節的可視化動態逼真顯示；AR 與 MR 技(ji)術(shu)利(li)用(yong)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)，場(chang)景(jing)捕(bu)捉(zhuo)

，實(shi)時(shi)跟(gen)蹤(zong)及(ji)注(zhu)冊(ce)等(deng)實(shi)現(xian)虛(xu)擬(ni)模(mo)型(xing)與(yu)物(wu)理(li)實(shi)體(ti)在(zai)時(shi)空(kong)上(shang)的(de)同(tong)步(bu)與(yu)融(rong)合(he)，通(tong)過(guo)虛(xu)擬(ni)模(mo)型(xing)補(bu)充(chong)增(zeng)強(qiang)物(wu)理(li)實(shi)體(ti)在(zai)檢(jian)測(ce)、驗證及引導等方麵的功能。

　　（3）數字孿生與邊緣計算 邊緣計算技術可將部分從物理世界采集到的數據在邊緣側進行實時過濾、規約與處理，從而實現了用戶本地的即時決策
、快速響應與及時執行。結合雲計算技術
，複雜的孿生數據可被傳送到雲端進行進一步的處理，從而實現了針對不同需求的雲-邊數據協同處理，進而提高數據處理效率
、減少雲端數據負荷
、降低數據傳輸時延，為數字孿生的實時性提供保障。

　　（4）數字孿生與雲計算 shuziluanshengdeguimodanxinghenda，danyuanjishuziluanshengkenengzaibendifuwuqijikemanzujisuanyuyunxingxuqiu，erxitongjihefuzaxitongjishuziluanshengzexuyaogengdadejisuanyucunchunengli。yunjisuananxushiyongyufenbushigongxiangdemoshikeshishuziluanshengshiyongpangdadeyunjisuanziyuanyushujuzhongxin，congerdongtaidimanzushuziluanshengdebutongjisuan、存儲與運行需求。

　　（5）數字孿生與 5G 虛擬模型的精準映射與物理實體的快速反饋控製是實現數字孿生的關鍵。虛擬模型的精準程度
、物理實體的快速反饋控製能力
、海量物理設備的互聯對數字孿生的數據傳輸容量、傳輸速率
、傳輸響應時間提出了更高的要求。5G 通信技術具有高速率
、大容量
、低時延
、高可靠的特點，能夠契合數字孿生的數據傳輸要求，滿足虛擬模型與物理實體的海量數據低延遲傳輸、大量設備的互通互聯
，從而更好的推進數字孿生的應用落地。

　　（6）數字孿生與大數據 數字孿生中的孿生數據集成了物理感知數據

、模型生成數據、虛實融合數據等高速產生的多來源、多種類
、多結構的全要素/全業務/全流程的海量數據。大數據能夠從數字孿生高速產生的海量數據中提取更多有價值的信息，以解釋和預測現實事件的結果和過程。

　　（7）數字孿生與區塊鏈 區塊鏈可對數字孿生的安全性提供可靠保證，可確保孿生數據不可篡改、全程留痕、可跟蹤、可追溯等。獨立性、bukebianheanquanxingdequkuailianjishu，kefangzhishuziluanshengbeicuangaierchuxiancuowuhepiancha，yibaochishuziluanshengdeanquan，congerguligenghaodechuangxin。ciwai
，tongguoqukuailianjianliqidexinrenjizhikeyiquebaofuwujiaoyideanquan，congerrangyonghuanxinshiyongshuziluanshengtigongdegezhongfuwu。

　　（8）數字孿生與人工智能（AI）數字孿生憑借其準確、可靠、高保真的虛擬模型，多源、海量、可信的孿生數據
，以及實時動態的虛實交互為用戶提供了仿真模擬、診斷預測
、可視監控
、優化控製等應用服務。AI 通過智能匹配最佳算法，可在無需數據專家的參與下，自動執行數據準備
、分析、融合對孿生數據進行深度知識挖掘，從而生成各類型服務。數字孿生有了 AI 的加持
，可大幅提升數據的價值以及各項服務的響應能力和服務準確性。

　　綜上所述，數字孿生的實現和落地應用離不開 New IT 的支持，隻有與 New IT 的深度融合數字孿生才能實現物理實體的真實全麵感知、多維多尺度模型的精準構建
、全要素/全流程/全業務數據的深度融合、智能化/人性化/個性化服務的按需使用以及全麵/動態/實時的交互。

　　看點06 數字孿生是否存在科學問題
？

　　數字孿生在製造和相關領域的實踐應用過程中，存在著係列科學問題和難點。圍繞數字孿生五維模型：

　　①在zai物wu理li實shi體ti維wei度du，如ru何he實shi現xian多duo源yuan異yi構gou物wu理li實shi體ti的de智zhi能neng感gan知zhi與yu互hu聯lian互hu通tong，實shi時shi獲huo取qu物wu理li實shi體ti對dui象xiang多duo維wei度du數shu據ju
，從cong而er深shen入ru認ren識shi和he發fa掘jue相xiang關guan規gui律lv和he現xian象xiang，實shi現xian物wu理li實shi體ti的de可ke靠kao控kong製zhi與yu精jing準zhun執zhi行xing；

　　②在虛擬模型維度，如何構建動態多維多時空尺度高保真模型，如何保證和驗證模型與物理實體的一致性/真實性/有效性/可靠性
，如何實現多源多學科多維模型的組裝與集成等
；

　　③在孿生數據維度，如何實現海量大數據和異常小數據的變頻采集，如何實現全要素/全業務/全流程多源異構數據的高效傳輸，如何實現信息物理數據的深度融合與綜合處理，如何實現孿生數據與物理實體、虛擬模型、服務/應用的精準映射與實時交互等；

　　④在連接與交互維度
，如何實現跨協議/跨接口/跨平台的實時交互，如何實現數據-模型-應用的迭代交互與動態演化等
；

　　⑤在服務/應用維度，如何基於多維模型和孿生數據，提供滿足不同領域
、不同層次用戶
、不同業務應用需求的服務，並實現服務按需使用的增值增效等。

　　上shang述shu科ke學xue問wen題ti是shi當dang前qian數shu字zi孿luan生sheng研yan究jiu與yu落luo地di應ying用yong亟ji待dai解jie決jue的de係xi列lie難nan題ti。此ci外wai，在zai數shu字zi孿luan生sheng商shang業ye化hua過guo程cheng中zhong，如ru商shang業ye化hua平ping台tai和he工gong具ju研yan發fa，商shang業ye模mo式shi推tui廣guang應ying用yong等deng方fang麵mian
，也ye存cun在zai一yi些xie難nan題ti有you待dai研yan究jiu和he解jie決jue。

　　看點07 數字孿生何用？

　　數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)以(yi)數(shu)字(zi)化(hua)的(de)形(xing)式(shi)在(zai)虛(xu)擬(ni)空(kong)間(jian)中(zhong)構(gou)建(jian)了(le)與(yu)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)一(yi)致(zhi)的(de)高(gao)保(bao)真(zhen)模(mo)型(xing)，通(tong)過(guo)與(yu)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)間(jian)不(bu)間(jian)斷(duan)的(de)閉(bi)環(huan)信(xin)息(xi)交(jiao)互(hu)反(fan)饋(kui)與(yu)數(shu)據(ju)融(rong)合(he)，能(neng)夠(gou)模(mo)擬(ni)對(dui)象(xiang)在(zai)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)中(zhong)的(de)行(xing)為(wei)，監(jian)控(kong)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)的(de)變(bian)化(hua)，反(fan)映(ying)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)，評(ping)估(gu)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)的(de)狀(zhuang)態(tai)

，診(zhen)斷(duan)發(fa)生(sheng)的(de)問(wen)題(ti)，預(yu)測(ce)未(wei)來(lai)趨(qu)勢(shi)，乃(nai)至(zhi)優(you)化(hua)和(he)改(gai)變(bian)物(wu)理(li)世(shi)界(jie)。

　　數字孿生能夠突破許多物理條件的限製，通過數據和模型雙驅動的仿真
、預測、監控、優化和控製
，實現服務的持續創新、需求的即時響應和產業的升級優化。基於模型、數據和服務等各方麵的優勢，數字孿生正在成為提高質量、增加效率

、降低成本、減少損失、保障安全、節能減排的關鍵技術，同時數字孿生應用場景正逐步延伸拓展到更多和更寬廣的領域。數字孿生具體功能、應用場景及作用如表2所示。

　　表2 數字孿生功能與作用

　　看點08 數字孿生適用準則是什麼？

　　企qi業ye在zai應ying用yong數shu字zi孿luan生sheng前qian
，麵mian臨lin的de首shou要yao決jue策ce問wen題ti是shi本ben企qi業ye是shi否fou需xu要yao用yong數shu字zi孿luan生sheng？是shi否fou適shi用yong數shu字zi孿luan生sheng？是shi否fou值zhi得de使shi用yong數shu字zi孿luan生sheng？事shi實shi上shang

，數shu字zi孿luan生sheng並bing非fei適shi用yong於yu所suo有you對dui象xiang和he企qi業ye。為wei輔fu助zhu企qi業ye根gen據ju自zi身shen情qing況kuang做zuo出chu正zheng確que決jue策ce，本ben節jie嚐chang試shi從cong產chan品pin類lei型xing、複雜程度、運行環境、性能
、經濟與社會效益等不同維度總結數字孿生適用準則，如表3所示，以供參考。

　　表3 數字孿生適用準則

　　看點09 數字孿生需要標準？

　　數shu字zi孿luan生sheng在zai落luo地di應ying用yong過guo程cheng中zhong缺que乏fa標biao準zhun的de指zhi導dao與yu參can考kao。筆bi者zhe團tuan隊dui與yu相xiang關guan技ji術shu標biao準zhun委wei員yuan會hui及ji應ying用yong企qi業ye前qian期qi共gong同tong探tan索suo建jian立li了le數shu字zi孿luan生sheng標biao準zhun體ti係xi框kuang架jia，從cong數shu字zi孿luan生sheng基ji礎chu共gong性xing標biao準zhun、關鍵技術

　　標準、工具/平台標準、測評標準
、安全標準
、應用標準 6 個方麵對數字孿生標準體係進行了研究。但針對所建立的標準體係中各數字孿生具體標準內容，仍需進一步的研究與製定。

　　此外，據報道
，國際標準化組織自動化係統與集成技術委員會（ISO/TC184）正在開展數字孿生構建原則
、參考架構、物理製造元素的數字表示、信息互換及數字孿生可視化元素等方麵標準研究；IEEE 數字孿生標準工作（IEEEP2806）正在開展智能工廠物理實體的數字化表征與係統架構等相關標準研究；ISO/IEC 信息技術標準化聯合技術委員會數字孿生谘詢組在數字孿生的術語
、標準化需求
、相關技術、參考模型等方麵開展研究，但尚未有數字孿生具體標準發布。

　　綜上所述
，數字孿生的發展與落地應用需標準的指導與參考，數字孿生國際標準的製定是當前各國關注的重點。

　　看點10 數字孿生需要商業化工具與平台
？

　　隨著數字孿生應用價值逐步顯現，越來越多的企業期望利用數字孿生來提高企業效率和改進產品質量。而在實踐數字孿生過程中，“使用什麼工具/平台來構建和應用數字孿生”是企業所麵臨的問題。

　　據報道，已有相關商業工具和平台可支持數字孿生構建和應用，如 MATLAB的 Simulink
，ANSYS 的 TwinBuilder
，微軟的 Azure，達索的 3D Experience等。

　　danconggongnengxingdejiaoduchufa
，zhexiegongjuhepingtaidaduocezhongmouyihuomouxietedingweidu，dangqianhaiquefakaolvshuziluanshengzonghegongnengxuqiudeshangyehuagongjuhepingtai。lingyifangmian，congkaifangxinghejianrongxingdejiaoduchufa，xiangguanshinenggongju/平台主要針對自身產品形成封閉的軟件生態，不同工具和平台間模型和數據交互與集成難、協作難
，兼容性差，缺乏係統開放

、兼容性強的數字孿生構建工具和平台。

　　此外
，因掌握相關的具體數據
、流程、工藝
、原理等，產品研製者或提供者相對容易實現數字孿生的構建，而第三方（如係統集成商、產品終端用戶、產品運營維護者等）在構建數字孿生中存在諸多困難，導致數字孿生的構建成為其應用推廣的瓶頸之一。

　　隨(sui)著(zhe)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)與(yu)產(chan)品(pin)研(yan)發(fa)模(mo)式(shi)的(de)演(yan)變(bian)，未(wei)來(lai)構(gou)建(jian)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)可(ke)能(neng)不(bu)再(zai)是(shi)困(kun)擾(rao)用(yong)戶(hu)的(de)關(guan)鍵(jian)難(nan)題(ti)
，如(ru)龍(long)頭(tou)企(qi)業(ye)為(wei)提(ti)高(gao)自(zi)身(shen)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)與(yu)研(yan)發(fa)效(xiao)率(lv)，未(wei)來(lai)會(hui)要(yao)求(qiu)研(yan)製(zhi)者(zhe)或(huo)提(ti)供(gong)者(zhe)在(zai)提(ti)供(gong)產(chan)品(pin)物(wu)理(li)實(shi)體(ti)的(de)同(tong)時(shi)

，也(ye)必(bi)須(xu)提(ti)供(gong)相(xiang)應(ying)的(de)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)模(mo)型(xing)。未(wei)來(lai)如(ru)何(he)基(ji)於(yu)不(bu)同(tong)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)的(de)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)，針(zhen)對(dui)複(fu)雜(za)產(chan)品(pin)
、複雜係統
、複fu雜za過guo程cheng的de數shu字zi孿luan生sheng構gou建jian需xu求qiu

，實shi現xian不bu同tong數shu字zi孿luan生sheng的de組zu裝zhuang與yu集ji成cheng將jiang成cheng為wei一yi個ge新xin的de難nan點dian，需xu要yao相xiang關guan商shang業ye化hua的de數shu字zi孿luan生sheng集ji成cheng工gong具ju與yu平ping台tai支zhi撐cheng。

　　綜上分析，數字孿生的落地與推廣應用需功能綜合、係統開放與兼容
、集成性強的商業化工具和平台的支持。此外
，當前還缺乏數字孿生評估與測試的商業化工具和平台。

　　看點End 結束語

　　任ren何he一yi個ge新xin技ji術shu的de提ti出chu及ji實shi踐jian推tui廣guang過guo程cheng中zhong，必bi然ran麵mian臨lin諸zhu多duo疑yi問wen。數shu字zi孿luan生sheng也ye一yi樣yang，當dang前qian針zhen對dui數shu字zi孿luan生sheng存cun在zai的de疑yi問wen與yu困kun惑huo

，遠yuan不bu止zhi本ben文wen提ti及ji和he討tao論lun的de 10 個。

　　限於篇幅，本文從數字孿生的認識和理解、研究和技術
、應用和實踐 3 個角度出發，結合數字孿生學術研究現狀統計分析結果，嚐試對數字孿生 10 個有關問題進行分析和討論。以期拋磚引玉，引發不同人士從不同維度、不同需求
、butonglingyuduishuziluanshengxiangguanwentijinxingsikaohetaolun
，gongtongzhengquerenshihelixingduidaishuziluansheng。wenzhangneirongnanmianyoubutuodangzhichu，kenqingguoneiwaizhuanjiahetongxingpipingzhizheng。