“能夠?yàn)橐粋€(gè)行業(yè)帶來革命的事物本來就不多見。而同時(shí)給多個(gè)行業(yè)帶來革命的東西可能一百年才會(huì)出現(xiàn)一次。”
隨著制造過程越來越數(shù)字化，數(shù)字孿生出現(xiàn)的頻次越來越高。
時(shí)至今日，數(shù)字孿生不再是一種技術(shù)，漸漸成為一種發(fā)展新模式，推動(dòng)行業(yè)變革的新動(dòng)力。
那么究竟什么是數(shù)字孿生，為什么需要數(shù)字孿生?
01數(shù)字孿生前世今生
◆起源
“孿生”的概念起源于美國國家航空航天局的“阿波羅計(jì)劃”，即構(gòu)建兩個(gè)相同的航天飛行器，其中一個(gè)發(fā)射到太空執(zhí)行任務(wù)，另一個(gè)留在地球上用于反映太空中航天器在任務(wù)期間的工作狀態(tài)
◆誕生
“2003年數(shù)字孿生（Digital Twin）”這一概念被美國Michael Grieves教授提出。
2010年，“Digital Twin”一詞在NASA的技術(shù)報(bào)告中被正式提出，并被定義為“集成了多物理量、多尺度、多概率的系統(tǒng)或飛行器仿真過程”
◆發(fā)展
2011年，美國空軍探索了數(shù)字孿生在飛行器健康管理中的應(yīng)用，并詳細(xì)探討了實(shí)施數(shù)字孿生的技術(shù)挑戰(zhàn)。
2012年，美國國家航空航天局與美國空軍聯(lián)合發(fā)表了關(guān)于數(shù)字孿生的論文，指出數(shù)字孿生是驅(qū)動(dòng)未來飛行器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
簡單來說，就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的“克隆體”。
從最根本的概念上來說，數(shù)字孿生就是通過某種軟件界面將已經(jīng)被數(shù)字化，真實(shí)在運(yùn)行的物體的實(shí)際情況在數(shù)字體上復(fù)現(xiàn)。
數(shù)字孿生這一概念，迅速走出制造業(yè)，應(yīng)用到了智慧城市、智慧交通、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智能家居等行業(yè)。
數(shù)字孿生無處不在，似乎已成為各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的金鑰匙。
02萬物皆可數(shù)字化，數(shù)字孿生的應(yīng)用場景
數(shù)字孿生作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)當(dāng)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和高效能工具，助力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。
現(xiàn)在，得益于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生在各領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用實(shí)施。
圖源《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書2020版》圖源《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書2020版》
通過白皮書的介紹，可以重點(diǎn)從工業(yè)制造、智慧城市以及智慧醫(yī)療這三個(gè)重要場景來了解下數(shù)字孿生的應(yīng)用。
在工業(yè)制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生為工業(yè)生產(chǎn)建立起了可以投射物理設(shè)備的虛擬空間，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。
在智慧城市建設(shè)中，推動(dòng)智慧城市建設(shè)的市場和行政的邊界尚不清晰，資源共享和業(yè)務(wù)系統(tǒng)機(jī)制沒有建立起來。
在智慧醫(yī)療的建設(shè)上，一系列移動(dòng)監(jiān)測、移動(dòng)診室、無線遠(yuǎn)程會(huì)診、智慧處方、醫(yī)療信息云存儲(chǔ)等智能技術(shù)手段的應(yīng)用，正在提升城市醫(yī)療的覆蓋面，提升醫(yī)療資源分配的效率。
未來，數(shù)字孿生技術(shù)在實(shí)現(xiàn)全社會(huì)“電子醫(yī)療”服務(wù)體系中，將發(fā)揮重要作用。
比如，基于患者的健康檔案、就醫(yī)史、用藥史、智能可穿戴設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息可在云端為患者建立“醫(yī)療數(shù)字孿生”，在生物芯片、增強(qiáng)分析、邊緣計(jì)算、人工智能等技術(shù)的支撐下模擬人體運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)療個(gè)體健康狀況預(yù)測分析和精準(zhǔn)醫(yī)療診斷。
03數(shù)字孿生的未來產(chǎn)業(yè)圖譜
在白皮書當(dāng)中，對數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)的相關(guān)版圖進(jìn)行了極為詳盡的介紹。
數(shù)字孿生的產(chǎn)業(yè)版圖可以從其技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的圖譜來了解，白皮書將數(shù)字孿生劃分為“基礎(chǔ)支撐”、“數(shù)據(jù)互動(dòng)”、“模型構(gòu)建”、“仿真分析”、“共性應(yīng)用”、“行業(yè)應(yīng)用”6大核心模塊，對應(yīng)從設(shè)備、數(shù)據(jù)到行業(yè)應(yīng)用的全生命周期。
圖源《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書2020版》
目前，國內(nèi)外主要廠商主要有建模業(yè)務(wù)、仿真業(yè)務(wù)、平臺(tái)業(yè)務(wù)、行業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)四大類。
隨著采用率持續(xù)增長，有望在包括城市規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)和工廠模擬在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域看到更多數(shù)字孿生的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書2020版》
《數(shù)字孿生城市白皮書》中國信息通信研究院
《工業(yè)4.0與數(shù)字孿生》
