随着新一代信息技术与实体经济的加速融合，工业数字化、网络化、智能化演进趋势日益明显，催生了一批制造业数字化转型新模式、新业态，其中数字孪生日趋成为产业各界研究热点，未来发展前景广阔。IDC预测，到2020年全球头部600家企业都会使用数字孪生来提供产品创新，到2023年数字孪生市场规模将达到157亿美元，并以38%复合年增长率增长。

一、何谓数字孪生？

数字孪生是一个新名词，很多人对它还不熟悉。根据国际定义，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，综合多学科、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，以反映相应物理设备的全生命周期过程。

数字孪生简单来讲，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。虚拟和现实二者之间形成了一个闭环的互动，鸿沟不再存在。工业史上第一次，人类有机会彻底点亮一个黑暗、无言的影子世界。对于人们熟悉的产品、生产和服务，数字孪生无疑是一门重要而合手的战略性技术，而基于数字化双胞胎的数字企业，自然也就呼之欲出。

二、数字孪生的作用

数字孪生可以通过设计工具、仿真工具、物联网、虚拟现实等各种数字化的手段，将物理设备的各种属性映射到虚拟空间中，形成可拆解、可复制、可转移、可修改、可删除、可重复操作的数字镜像。这极大的加速了操作人员对物理实体的了解，激发模拟仿真、批量复制、虚拟装配等设计活动。

过去，在没有数字化模型帮助之下，制造一件产品要经历很多次迭代设计。现在，采用了数字化模型的设计技术，就可以在虚拟的三维数字空间轻松地修改部件和产品的每一处尺寸和装配关系，这使得几何结构的验证工作和装配可行性的验证工作大为简单，大幅度减少了迭代过程中物理样机的制造次数、时间，以及成本。

此外，数字孪生还可以通过采集有限的物理传感器指标的直接数据，借助大样本库，通过机器学习推测出一些原本无法直接测量的指标。由此实现对当前状态的评估、对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测，并给予分析的结果，模拟各种可能性，提供更全面的决策支持。

数字孪生作为数字化的基础技术可以渗透到很多行业当中，在这里我们以制造行业为例介绍数字孪生的。

三、数字孪生技术在制造业的应用：

数字孪生最初是为了在制造业中应用而诞生的，因此制造业也是目前数字孪生应用的主战场。数字孪生技术贯穿了从制造到服务和运营的整个产品生命周期中。

在制造阶段：通过数字化手段构建起来的虚拟生产线，将产品本身的数字孪生同生产设备、生产过程等其他形态的数字孪生高度集成起来，实现如下的功能：

生产过程仿真：在产品生产之前，就可以通过虚拟生产的方式来模拟在不同产品、不同参数、不同外部条件下的生产过程，实现对产能、效率以及可能出现的生产瓶颈等问题的提前预判，加速新产品导入的过程;

数字化产线：将生产阶段的各种要素，如原材料、设备、工艺配方和工序要求，通过数字化的手段集成在一个紧密协作的生产过程中，并根据既定的规则，自动的完成在不同条件组合下的操作，实现自动化的生产过程；同时记录生产过程中的各类数据，为后续的分析和优化提供依据。

关键指标监控和过程能力评估：通过采集生产线上的各种生产设备的实时运行数据，实现全部生产过程的可视化监控，并且通过经验或者机器学习建立关键设备参数、检验指标的监控策略，对出现违背策略的异常情况进行及时处理和调整，实现稳定并不断优化的生产过程。

来源：好运达智创科技