数字孪生概念、数字孪生技术架构、数字孪生应用场景，深度长文学习

 一、数字孪生起源与发展

1.1 数字孪生产生背景

数字孪生的概念最初由Grieves教授于2003年在美国密歇根大学的产品全生命周期管理课程上提出，并被定义为三维模型，包括实体产品、虚拟产品以及二者间的连接，如下图所示：

2011年，Michael Grieves与美国宇航局John Vickers 合著的《几乎完美：通过 PLM 推动创新和 精益产品》一书中正式将其命名为数字孪生。

1.2 数字孪生早期发展的局限

该概念和模型在2003年提出时并没有引起国内外学者们的重视，主要是因为：

• 当时在生产过程中收集产品相关信息的技术手段有限，大多采用人工方式和基于纸质文件，尤其是难以实现生产数据的在线实时采集；
• 物理产品的数字化描述尚不成熟，相关的软硬件无法支持在虚拟空间中精确定义和描述实体产品的相关属性和行为。
• 当时的计算机性能和算法难以实现对大数据的实时处理，移动通信技术也不够成熟，虚实之间的数据实时传输难以实现。

1.3 数字孪生的发展

由于GE、西门子等国内外公司的推广，数字孪生技术近年来在工业制造领域同样发展迅速，而且数字孪生正成为跨国企业业务布局的新方向。

数字孪生正成为主要国家数字化转型的新抓手：

二、什么是数字孪生？

2.1 数字孪生权威定义与概念拿捏

国外研究机构与国内行业专家分别做了定义：

• 德勤：数字孪生是以数字化的形式对某一物理实体过去和目前的行为或流程进行动态呈现。
• 埃森哲：数字孪生是指物理产品在虚拟空间中的数字模型，包含了从产品构思到产品退市全生命周期的产品信息。
• 宁振波：数字孪生是将物理对象以数字化方式在虚拟空间呈现，模拟其在现实环境中的行为特征。
• 赵敏：数字孪生是指在数字虚体空间中所构建的虚拟事物，与物理实体空间中的实体事物所对应的、在形态和举止上都 相像的虚实精确映射关系。

如下对数字孪生定义的描述包括技术要素、软件要素、功能要素，非常的完整：

数字孪生是综合运用感知、计算、建模等信息技术，通过软件定义，对物理空间进行描述、诊断、预测、决策，进而实现物理空间与赛博空间的交互映射。

2.2 数字孪生的片面不完