“數字孿生”(Digital Twin)是指以數字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現實環(huán)境中的行為，對產品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產品研發(fā)、制造的生產效率。
“數字孿生”與建模仿真技術曾被稱作智能制造業(yè)的下一波浪潮，工業(yè)4.0也要求，若要虛和實的互動以及相互增強，數字化模型必須先出現。
什么是數字孿生
“數字孿生”(Digital Twin)是指以數字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現實環(huán)境中的行為，對產品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產品研發(fā)、制造的生產效率。
通常要打造出一件產品或一套生產流程，會經歷多次迭代設計，有時為了驗證產品的某一尺寸，部件間的裝配關系，流程的一環(huán)，就不得不制造出很多個中間產品或重新設計流程，耗費大量時間、金錢和人力。采用數字化模型的設計技術(常指CAD技術，即數字化輔助設計)，就可在虛擬的三維數字空間里從無到有地創(chuàng)造出部件和產品以及工藝流程。
在虛擬的三維空間里，可以輕松的修改部件和產品的每一處尺寸和裝配關系，使產品幾何結構的驗證工作、裝配可行性的驗證工作、流程的可實行性大為簡單，因此可以大幅度減少迭代過程中的物理樣機的制造次數，時間，成本。
實際上，在最終的產品制造出來之前，有很多個數字化模型代表著產品迭代的各個階段。這些模型或者其中的一部分，仍然有可能被以后的型號或者產品線所采用，這也是數字化模型的一個附加好處。
建模仿真的“前世今生”
建模仿真最早來源于上世紀6、70年代的計算機語言編寫的數字算法，當時只是簡單用于計算特定物理現象，解決設計問題;之后二十年，隨著工作站和微機的普及以及計算能力的提高，仿真技術的應用逐漸遍及各個學科和不同層面;而且不會停留在設計階段，正在向產品和系統(tǒng)的全生命周期擴展，構成與實體形影不離的“數字孿生”。
由于仿真能夠在產品生命周期提供無縫協(xié)助和優(yōu)化，將會成為制造體系的核心功能之一，未來智能工廠是基于模型的系統(tǒng)工程或基于模型的制造，軟件定義產品、決定企業(yè)盛衰，仿真技術制造系統(tǒng)關鍵組成部分的黃金時代才剛剛開始。
制造業(yè)是目前數字孿生最常用的行業(yè)，按時向客戶提供保質保量的產品對制造企業(yè)至關重要，如果機器的運轉不能協(xié)同并以適當的容量工作，就會影響員工、生產、可交付性以及最終客戶的滿意度;采取實時監(jiān)控、不中斷生產的情況下進行測試、并且能夠在設施中收集的數百萬個數字據點獲得更多信息，數字孿生使制造企業(yè)更加智能。
數字孿生的國內現狀
早在幾年前就有公司提出“數字化孿生”模型概念，基于模型的虛擬企業(yè)和基于自動化技術的現實企業(yè)的“數字化孿生”(Digital Twins)，包括“產品數字化孿生”、“生產工藝流程數字化孿生”和“設備數字化孿生”，三個層面又高度集成為一個統(tǒng)一的數據模型，并通過數字化助力企業(yè)整合橫向和縱向價值鏈，提供工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)重塑和實現“工業(yè)4.0”自下而上的切實之路。
數字孿生引入國內僅僅幾年時間，目前處于初步探索與實踐環(huán)節(jié)，距離廣泛應用還有很長的路要走;目前數字孿生技術還面臨著諸多難題。此外，新的設計檢驗方法仍需進一步探索，使物理模式的實驗結果更準確、更接近真實的工況，為數字孿生體的推演提供可靠的數據支撐。
目前中國制造業(yè)正處于轉型升級的關鍵時期，通過物聯(lián)網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，使得中國制造競爭力得到大幅提升。未來，數字孿生也可結合物聯(lián)網的數據采集、大數據處理和人工智能建模分析，實現對過去發(fā)生問題的診斷、當前狀態(tài)的評估以及未來趨勢的預測，并給予分析結果，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。
