什么是 数字孪生？

[digihail123]

一、数字孪生的定义

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，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。

简单来说，就是针对现实世界中的实体对象，在数字化世界中构建完全一致的对应模型，通过数字化的手段对实体对象进行动态仿真、监测、分析和控制。

数字孪生是源自工业界的概念，随着5G通讯、物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展和广泛应用，数字孪生在理论层面和应用层面均取得了快速发展，逐渐延伸到智慧城市、智慧园区、智慧交通等应用领域。被认为是一种实现数字世界与物理世界交互融合的有效手段。

二、数字孪生的关键特征

基于十余年在数字孪生领域的技术和项目实施经验积累，我们大致将数字孪生的关键特征总结为一下三点：

1. 多源异构数据融合
2. 数据驱动精准映射
3. 智能分析辅助决策

第一个特征是 多源异构数据融合，数据是数字孪生最核心的要素。 它源于物理实体、运行系统、传感器等，涵盖仿真模型、环境数据、物理对象设计数据、维护数据、运行数据等，贯穿物理对象运转过程的始终。数字孪生体作为数据存储平台，采集各类原始数据后将数据进行融合处理，驱动仿真模型各部分的动态运转，有效反映各业务流程。所以，数据是数字孪生应用的“血液”，没有多元融合数据，数字孪生应用就失去了动力源。

第二个特征是 数据驱动精准映射。 数字孪生的主体是面向物理实体与行为逻辑建立的数据驱动模型，孪生数据是数据驱动的基础，可以实现物理实体对象和数字世界模型对象之间的映射，包括模型、行为逻辑、业务流程以及参数调整所致的状态变化等，实现在数字世界对物理实体的状态和行为进行全面呈现、精准表达和动态监测。

第三个特征是 数智能分析辅助决策，字孪生的实际应用价值，是赋能业务高效科学决策。 数字孪生的映射关系是双向的，一方面，基于丰富的历史和实时数据和先进的算法模型，可以高效地在数字世界对物理对象的状态和行为进行反映；另一方面，通过在数字世界中的模拟试验和分析预测，可以对未来发展趋势进行科学预测、对历史态势进行溯源，实现反馈控制和实时决策能力，从而驱动现实世界的改进和优化。

三、数字孪生的应用领域

任何技术的最终落地，都需要从理论转向实际应用，数字孪生也是如此。数字孪生可以为实际业务决策提供依据。通过对物理世界全要素对象精准复现，基于海量数据信息，建立一系列业务决策模型，能够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，为业务决策提供全面、科学的依据。

在数字经济时代大背景下，数实融合发展不断深入，随着 IOT、5G、云计算、大数据、AI等基础技术成熟，数字孪生作为数字技术发展的高级阶段，目前已经成为各行业数字化变革的主流模式选择，广泛应用于智慧城市、智慧园区、公共安全、智能制造、智慧水利、智慧交通等领域。

（1）数字孪生城市：

数字孪生城市，能够在充分整合城市各领域信息资源的基础上，将大规模城市各领域管理要素进行精准复现，并对细分业务领域数据指标进行多维度可视分析，实现从全域视角到微观领域，对城市运行态势进行全息动态感知。比如，城市管理者可以更加高效便捷地了解到城市各区经济发展情况、交通早晚流量差异、城市区域人口热力对比等情况。

（2）数字孪生园区

数字孪生园区，能够在有效整合园区运营各类信息资源的基础上，基于数字孪生场景，对园区外部环境、建筑、产业分布、楼宇内部结构以及具体设备运行情况进行精准复现。对园区综合运营、安防、交通、设施、能效、环境空间等管理业务的关键指标进行综合监测分析，对园区人、事、物进行统一管理，可以辅助管理者对园区运行态势进行全面感知、综合研判，实现管理精细化、决策科学化和服务高效化。

（3）数字孪生警务

综合运用5G、大数据、云计算、AI、物联网、数字孪生等技术，基于数字孪生底座，贯通各警种业务系统，实现多维度数据互融互通、警务全要素对象智能管理，聚焦实战应用需求构建多业务专题，为公安指挥中心进行情报监测预警、警情行动处置、警力指挥调度、情报分析研判等实战业务，提供智能高效的“最强大脑”。

（4）数字孪生流域

构建实景三维流域，对流域全景、全要素态势进行精细化复现；整合水利各部门现有信息系统的数据资源，结合 CIM 底座与动态仿真推演能力，将信息、技术、设备与水利管理需求有机结合，覆盖流域总览、流域防洪监测、水库监测、水利调度等多个业务领域，全面赋能用户业务应用，有效提升水利跨部门决策和资源协调效率。

（5）数字孪生电力

基于数字孪生，支持汇集基建、运检、调度、生产、营销、安监等各系统数据，覆盖电网常态运维、重点用电保障、应急指挥调度、电力数据分析等各业务领域，宏观可对大规模配电线网运行态势进行综合掌握，微观可对各电力设备实时运维状态进行精确监测，为电网生产方式变革和管理模式创新提供信息化支撑。

（6）数字孪生制造

数字孪生可以帮助制造商模拟生产线，支持设备级数字孪生，能够高度还原设备的外观、材质、纹理等精密显示细节以及复杂内部结构，实现高精度、超精细的可视化渲染；并可对设备组态结构、复杂动作进行全数据驱动显示，不仅可以看到产品外部的变化，更重要的是可以看到产品内部的每一个零部件的工作状态，对预测问题并进行维护，提高生产效率和质量。

时代的发展、信息技术的不断进步，赋予了数字孪生新的意义，数字孪生将在越来越多的行业领域及应用场景发挥重要价值。数字冰雹作为数字孪生领域的领军企业，将充分发挥自身技术、经验优势，助力数字孪生落地应用，真正帮助各行业决策者运筹帷幄、提升管理效力。