目前，數(shù)字孿生技術(shù)不只運(yùn)用在制造業(yè)，它早已徹底進(jìn)入了物聯(lián)網(wǎng)，人工智能和大數(shù)據(jù)分析的融合世界。伴隨著更繁雜的“事物”與生成數(shù)據(jù)的能力聯(lián)系在一起，擁有數(shù)字等同物使數(shù)據(jù)科學(xué)家和其他IT行業(yè)人員，能夠以最高的效率優(yōu)化布署虛擬場景。
1、到底什么是數(shù)字孿生？
數(shù)字孿生是充分運(yùn)用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的模擬仿真全過程，在虛擬空間中實(shí)現(xiàn)映射，進(jìn)而反映相對應(yīng)的實(shí)體設(shè)備的生命周期全過程。
數(shù)字孿生技術(shù)早已拓展到包括建筑物，工廠甚至于城市等大型項(xiàng)目，有人認(rèn)為流程能夠擁有數(shù)字孿生，進(jìn)而更進(jìn)一步拓展了這個(gè)概念。這個(gè)想法最先出現(xiàn)在NASA：早期太空艙的詳細(xì)模型在地面上用于鏡像和診斷軌道中的問題，最終被全數(shù)字模擬所代替。
但在Gartner將“數(shù)字孿生”列入2017年十大戰(zhàn)略性技術(shù)趨勢之一后，這個(gè)詞才真正流行起來。Gartner表示，數(shù)字孿生是物理事物或系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性軟件模型，它依賴于傳感器數(shù)據(jù)。
三到五年內(nèi)，數(shù)以億計(jì)的物件將由數(shù)字孿生展現(xiàn)。一年后，Gartner再次將數(shù)字孿生列入主要趨勢，并預(yù)計(jì)，到今年，將要有210億個(gè)連接的傳感器和終端，數(shù)字孿生將在不久的將來存在于數(shù)十億個(gè)事物中?！?
其本質(zhì)上，數(shù)字孿生是一種計(jì)算機(jī)程序，它將有關(guān)于物理對象或系統(tǒng)的真實(shí)數(shù)據(jù)做為輸入，并將生成的數(shù)據(jù)做為輸出，預(yù)測或模擬物理對象或系統(tǒng)將怎樣受到這些輸入的影響。
2、數(shù)字孿生怎樣工作？
數(shù)字孿生的產(chǎn)生是由專家（通常是數(shù)據(jù)科學(xué)或應(yīng)用數(shù)學(xué)專家）構(gòu)建的。這些開發(fā)人員探究了被模擬的物理對象或系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理學(xué)，并使用該數(shù)據(jù)開發(fā)了數(shù)學(xué)模型，以模擬數(shù)字空間中的真實(shí)世界。
數(shù)字孿生的結(jié)構(gòu)使其能夠接收來自于傳感器的輸入，這些傳感器從真實(shí)世界的數(shù)據(jù)。這使數(shù)字孿生能夠?qū)崟r(shí)地模擬仿真物理對象，在這個(gè)過程中能夠洞悉性能和潛在的問題。數(shù)字孿生也能夠根據(jù)其物理對應(yīng)物的原型進(jìn)行設(shè)計(jì)，在這種情況下，數(shù)字孿生能夠在產(chǎn)品精制時(shí)提供反饋。在構(gòu)建任何物理版本之前，數(shù)字孿生甚至能夠自己做為原型。
3、數(shù)字孿生范例
這里有兩個(gè)數(shù)字孿生的實(shí)例——汽車和貨船——讓您了解潛在性的應(yīng)用。飛機(jī)引擎、火車、輪船和渦輪機(jī)等物體，能夠在實(shí)際生產(chǎn)之前展開數(shù)字化設(shè)計(jì)和測試。這些數(shù)字孿生也可用以協(xié)助維護(hù)操作。比如說，技術(shù)人員能夠在應(yīng)用物理孿生之前，運(yùn)用數(shù)字孿生胎對某件設(shè)施設(shè)備的建議修復(fù)展開測試。
數(shù)字孿生業(yè)務(wù)應(yīng)用程序存在于多個(gè)領(lǐng)域：
1）制造業(yè)是數(shù)字孿生布署最廣泛的領(lǐng)域，加工廠已經(jīng)在運(yùn)用數(shù)字孿生來模擬其流程，正如德勤的案例研究
2）汽車數(shù)字孿生之所以變成可能，是由于汽車已經(jīng)裝配有遙測傳感器，但是伴隨著越來越多的無人駕駛汽車上路，健全完善技術(shù)將變得更為重要。
3）保健醫(yī)療是產(chǎn)生上述數(shù)字孿生的領(lǐng)域。創(chuàng)可貼大小的傳感器將健康信息傳輸回?cái)?shù)字孿生，用以監(jiān)測和預(yù)測患者的健康狀況。
4、數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)
很顯然，物聯(lián)網(wǎng)傳感器的爆發(fā)式增長使數(shù)字孿生變成可能。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的健全完善，數(shù)字孿生方案能夠包含較小和較不復(fù)雜的對象，這給企業(yè)帶來了額外的好處。
數(shù)字孿生可用以根據(jù)可變數(shù)據(jù)預(yù)測不同的結(jié)果。這類似于科幻片中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)模擬場景，其中在數(shù)字環(huán)境中證實(shí)了可能的場景。借助于額外的軟件和大數(shù)據(jù)分析，數(shù)字孿生通常能夠優(yōu)化IoT布署以實(shí)現(xiàn)最高的效率，并協(xié)助設(shè)計(jì)人員在實(shí)際布署之前明確應(yīng)當(dāng)去的地方或操作方法。
數(shù)字孿生能夠復(fù)制物理對象的次數(shù)越多，發(fā)現(xiàn)效率和其它好處的可能性就越大。比如說，在制造過程中，儀器越高的設(shè)備越多，數(shù)字孿生可能會(huì)更精確地模擬設(shè)施設(shè)備隨時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，進(jìn)而有利于預(yù)測未來的性能和可能的故障。
5、數(shù)字孿生供應(yīng)商
創(chuàng)建數(shù)字孿生十分復(fù)雜，現(xiàn)階段還沒有標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)。從事該領(lǐng)域工作的IanSkerrett，其背后有著悠久的開放源代碼歷史，他提出了一個(gè)數(shù)字孿生平臺(tái)的構(gòu)架，這只不過是第一步，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域還處在萌芽階段。
與很多新興技術(shù)相比，商業(yè)數(shù)字孿生產(chǎn)品實(shí)際上來自于該領(lǐng)域的一些大型公司。比如說，通用電氣（GE）在內(nèi)部研發(fā)了數(shù)字孿生技術(shù)，做為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程的一部分，現(xiàn)在向客戶提供專業(yè)知識。
另一家大規(guī)模與制造的工業(yè)巨頭西門子（Siemens）也是這般。為了能不被這些工廠供應(yīng)商超越，IBM正在營銷“數(shù)字孿生”，做為其物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃的一部分，微軟也在Azure的保護(hù)傘下發(fā)布了自己的數(shù)字孿生平臺(tái)。
6、數(shù)字孿生與預(yù)測孿生
“數(shù)字孿生”能夠包含設(shè)備說明，3D渲染以及設(shè)施設(shè)備中所有傳感器的詳細(xì)信息。它不斷地生成模擬現(xiàn)實(shí)生活選擇的傳感器讀數(shù)?！?
Puri寫道，可預(yù)測孿生“為設(shè)施設(shè)備的未來狀況和行為建?！薄！斑@是基于來自其它設(shè)施設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠模擬故障和其它需要注意的狀況?！?
做為其數(shù)字孿生計(jì)劃的一部分，Microsoft正在運(yùn)用該概念并將其應(yīng)用于除物理產(chǎn)品之外的流程中。在白皮書中，Microsoft提出了數(shù)字處理孿生的想法：
微軟表示：“流程清單是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的下個(gè)階段，使整個(gè)工廠和供應(yīng)鏈中的產(chǎn)品數(shù)字孿生獲益更多?！毕嚓P(guān)的白皮書重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了一些先進(jìn)的制造場景。
7、數(shù)字孿生的好處
數(shù)字孿生能夠?qū)崟r(shí)查看物理資產(chǎn)的狀況，進(jìn)而從源頭上減輕維護(hù)壓力。雪佛龍公司正在為其油田和煉油廠發(fā)布數(shù)字孿生技術(shù)，預(yù)計(jì)將節(jié)約數(shù)百萬美元的維護(hù)費(fèi)用。西門子表示，使用數(shù)字孿生對尚未制造的物體進(jìn)行建模和原型設(shè)計(jì)，能夠減少產(chǎn)品缺陷并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
但請記住，Gartner警告稱，“數(shù)字孿生并非剛需，可能會(huì)增加復(fù)雜性?！睂τ谔囟ǖ纳虡I(yè)問題來說 ，數(shù)字孿生可能存在成本、安全性、隱私和集成等方面的問題?！?