數(shù)字?jǐn)伾蔷哂袛?shù)據(jù)連接的特定物理實(shí)體或過(guò)程的數(shù)字化表達(dá)，該數(shù)據(jù)連接可以保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間的同速率收斂，并提供物理實(shí)體或流程過(guò)程的整個(gè)生命周期的集成視圖，有助于優(yōu)化整體性能。數(shù)字孿生可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、智慧城市、大數(shù)據(jù)醫(yī)療等領(lǐng)域。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更加廣泛，各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始計(jì)劃數(shù)字孿生的部署。Gartner的研究顯示，截至2019年1月底實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)中，已有13%的企業(yè)實(shí)施了數(shù)字孿生項(xiàng)目，62%的企業(yè)正在實(shí)施或者有計(jì)劃實(shí)施。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字孿生的延伸和應(yīng)用，而數(shù)字孿生則拓展了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層面的可能性。
其中，在企業(yè)方面，許多企業(yè)積極關(guān)注并開(kāi)展數(shù)字孿生實(shí)踐，將數(shù)字孿生技術(shù)付諸實(shí)現(xiàn)的研發(fā)方，提供數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)咨詢的平臺(tái)方和數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用方。
數(shù)字孿生貫通工業(yè)生產(chǎn)信息孤島
在工業(yè)生產(chǎn)方面當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展到高度自動(dòng)化與信息化階段，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量信息。但由于信息的多源異構(gòu)、異地分散特征易形成信息孤島，在工業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有價(jià)值。而數(shù)字?jǐn)伾鸀楣I(yè)產(chǎn)生的物理對(duì)象創(chuàng)建了虛擬空間，并將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中。工業(yè)人員通過(guò)在虛擬空間中模擬、分析、生產(chǎn)預(yù)測(cè)，能夠仿真復(fù)雜的制造工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造和智能服務(wù)等閉環(huán)優(yōu)化。數(shù)字孿生是未來(lái)數(shù)字化企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，例如可應(yīng)用于以下的常見(jiàn)工業(yè)領(lǐng)域：
數(shù)字孿生推動(dòng)新型智慧城市建設(shè)
中國(guó)以“智慧城市”和“新基建”為代表的建設(shè)模式雖然起步較晚，但爆發(fā)速度前所未有。目前全球近1000個(gè)提出智慧化發(fā)展的城市中，有近500個(gè)中國(guó)城市，占全球數(shù)量的48%。這為中國(guó)下一階段的城市和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2019年中國(guó)新型智慧城市規(guī)模超過(guò)9000億元，未來(lái)幾年將保持較快速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2023年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1.3萬(wàn)億元。當(dāng)前，安全綜治、智慧園區(qū)、智慧交通是智慧城市建設(shè)投入的重點(diǎn)，三大細(xì)分場(chǎng)景規(guī)模占智慧城市建設(shè)總規(guī)模的71%，而城市級(jí)平臺(tái)、機(jī)器人等新技術(shù)和產(chǎn)品則在快速落地，被更多城市建設(shè)方采納和應(yīng)用。
數(shù)字孿生城市通過(guò)對(duì)物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“虛擬世界”，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。物理世界的動(dòng)態(tài)，通過(guò)傳感器精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地反饋到數(shù)字世界。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)由實(shí)入虛，網(wǎng)絡(luò)化智能化實(shí)現(xiàn)由虛入實(shí)，通過(guò)虛實(shí)互動(dòng)，持續(xù)迭代，實(shí)現(xiàn)物理世界的最佳有序運(yùn)行。
數(shù)字孿生城市將推動(dòng)新型智慧城市建設(shè)，在信息空間上構(gòu)建的城市虛擬映像疊加在城市物理空間上，將極大地改變城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，形成虛實(shí)結(jié)合、攣生互動(dòng)的城市發(fā)展新形態(tài);借助更泛在、普惠的感知，更快速的網(wǎng)絡(luò)，更智能的計(jì)算，一種更加智慧化的新型城市將得以創(chuàng)建。
數(shù)字孿生城市不僅賦予了城市政府全局規(guī)劃和實(shí)時(shí)治理能力，更帶給所有市民能感受到的品質(zhì)生活體驗(yàn)。
當(dāng)前智慧城市應(yīng)用需求主要包括以下幾個(gè)部分：
數(shù)字孿生打造科學(xué)公共服務(wù)體系
公共服務(wù)，是21世紀(jì)公共行政和政府改革的核心理念，包括加強(qiáng)城鄉(xiāng)公共設(shè)施建設(shè)，發(fā)展教育、科技、文化、體育、政務(wù)、交通、司法等公共事業(yè)，為社會(huì)公眾參與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化活動(dòng)等提供保障。
城市是一個(gè)開(kāi)放龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，具有人口密度大、基礎(chǔ)設(shè)施密集、子系統(tǒng)耦合等特點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各類數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，圍繞城鄉(xiāng)公共設(shè)施建設(shè)，發(fā)展科技、威化、政務(wù)、交通、司法等多方面對(duì)城市高效管理，是現(xiàn)在城市建設(shè)的核心。
數(shù)字孿生提升公共健康保障效率
智慧醫(yī)療保健是數(shù)字李生智能化應(yīng)用的重要組成部分。通過(guò)移動(dòng)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)診室、無(wú)線遠(yuǎn)程會(huì)診、智慧處方、醫(yī)療信息云存儲(chǔ)等智能技術(shù)手段，可提升城市診療覆蓋面與效率，促進(jìn)城市醫(yī)療資源的合理化分配。進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建“電子醫(yī)療”服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備的小型化、無(wú)線化、發(fā)展智慧家庭健康保健、智能健康監(jiān)護(hù)，可大幅降低城市公眾醫(yī)療負(fù)擔(dān)，緩解城市醫(yī)療資源緊缺的壓力。具體應(yīng)用需求如下：
數(shù)字孿生使建筑實(shí)現(xiàn)虛實(shí)交互
“數(shù)字孿生建筑”是將數(shù)字孿生使能技術(shù)應(yīng)用于建筑科技的新技術(shù)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是利用物理建筑模型，使用各種傳感器全方位獲取數(shù)據(jù)的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，以反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體建筑的全生命周期過(guò)程。數(shù)字孿生建筑具有四大特點(diǎn)：精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互、軟件定義、智能干預(yù)。
數(shù)字孿生建筑的核心環(huán)節(jié)在于BIM的應(yīng)用。建筑信息模型(BIM)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具和一種信息建模技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的三維可視化，BIM技術(shù)疊加時(shí)間軸形成4D模型，進(jìn)一步疊加成本信息可構(gòu)筑5D模型，對(duì)建筑進(jìn)行多維度考量，可貫穿建筑全生命周期中規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、分析、出圖、預(yù)制、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、拆除或翻新等所有環(huán)節(jié)。
具體到BIM軟件的核心領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)廠商占建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，建筑信息化模型軟件市場(chǎng)仍以國(guó)外廠商為主導(dǎo)。現(xiàn)在，知名的BIM軟件供應(yīng)商有Autodesk、Trimble、Bentley、廣聯(lián)達(dá)、RIBSoftware等：
