数字孪生是什么？如何落地？

从三体智能模型视角看，数字孪生是在数字虚体崛起的大背景下，以近乎无所不在的传感，无所不在的数据，无所不在的网络，无所不能的算力，无所不能的算法，无所不能的智能，基于意识人体的创想（创意和想法），通过数字虚体，解决意识人体不愿、不善、不能的问题，充分发挥与实现意识人体独特的创想能力，在物理实体世界，优化产品性能及研发/制造/服务过程，以获得更高的效率、更优的质量与更好的用户体验，根本目的是提升企业竞争力。

首先是在人的大脑中进行构思，然后在计算机中通过CAD/CAE/CAM/PLM/ERP/MES等信息化系统进行数字化的设计、分析、加工和管理，经过迭代优化，在物理空间通过机床加工成型，最终装配与调试成所需产品。

在这个过程中，最初的创想来自意识人体，最重要的过程是在数字虚体中孕育与发生，经过反复仿真和优化，最后以物理实体的形式体现最终价值。

因此，数字孪生价值不仅仅在于虚实两个空间的映射，也不仅仅是通过仿真实现对物理实体的模拟，更重要的是在数字虚体中对产品结构、制造过程、管理流程等环节进行优化，以最优决策驱动物理实体产生。“形（外观）象”是数字孪生的外在特征，“神（机理）象”是数字孪生的内在逻辑，而产生“形象”、“神象”的优化迭代是数字孪生的价值根本。如果一套系统只是一味强调或只能做到“形象”，而没有通过在数字虚体中对物理实体/业务流程进行优化，其价值是有限的，不是一套真正意义上的数字孪生系统。

经过研究与思考，笔者认为当前国外常见的几种数字孪生定义并不理想，需要进行进一步完善与提升。

德勤对数字孪生的定义为：“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。”很遗憾，德勤仅仅强调了动态呈现，即映射，并未涉及仿真，更体现没有优化的成分。

埃森哲认为“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。”本定义中仅仅是突出了对产品信息进行管理，PLM的特征非常明显，但没有看到仿真与优化的影子。

密歇根大学的定义：“数字孪生是基于传感器所建立的某一物理实体的数字化模型，可模拟显示世界中的具体事物。”也基本局限于仿真层面。

美国国防采办大学是致力于为美国国防部专业人员提供培训和持续学习课程的机构，对数字孪生的定义体现了自身专业特点：“数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。”这是当前被业界广为认可的定义，但也仅仅是强调了仿真与映射，并没有体现优化，且稍显学术化，工业企业很难从本定义领会到在实际工作中如何应用数字孪生，并且本定义只局限于“实体装备”，生产管理流程等业务被排除在外。

2020年4月，笔者与走向智能研究院执行院长赵敏老师发表了《数字孪生、赛博物理系统、智能制造、工业互联网之辨析》一文，对数字孪生进行了定义：“数字孪生主要是在赛博空间对物理实体与业务流程等现实对象进行映射、仿真、优化和数据支持等数字形态传承类的活动，重在数字体验，以期最大幅度地通过优化数字孪生体而提升物理世界的材料、时间、能量、人力等作业效率与质量。”本定义除了强调映射、仿真、优化和数字体验等价值体现，还涵盖了物理实体、业务流程等相对完整的优化对象，重点提出了优化物理世界的材料、时间、能量、人力等要素的作业效率与完成质量，笔者认为相比以上的定义该定义更为完善，对工业企业也有更强的指导意义。

基于以上思想，结合兰光创新二十年数字化车间实践经验，笔者提出“数字孪生六阶落地模型”，即以降本提质增效为中心，充分发挥数字化、网络化、智能化等数字虚体技术优势，对企业中的人机料法环等各环节，通过“泛在连接、实时映射、精准仿真、动态优化、科学决策与数字体验”，优化数字孪生体而最大程度地提升物理世界的材料、时间、能量、人力等作业效率与质量。