目前，数字孪生技术不单运用在加工制造业中，也早已进入了物联网、人工智能和大数据分析的融合世界。随着数字孪生技术的不断发展，已从单一项目的数字转变为相互联系的系统模型，越来越多的企业通过数字化的方式来组织协调人员、项目进度，从而带来更好的业务效益。但数字孪生到底是什么呢？又是如何工作的？
1、数字孪生技术是什么？
数字孪生是充分运用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟仿真过程，在虚拟空间中进行映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
数字孪生技术早已运用到建筑物、工厂甚至城市等大型项目中，有人提出，流程也可以拥有数字孪生，对数字孪生这一概念进行了更深层次的挖掘。这个想法开始出现在NASA：早期太空舱的详细模型在地面上主要用于镜像和诊断轨道中存在的问题，而后被全数字模拟所取代。
但实际上，在Gartner将“数字孪生”列入2017年战略性技术趋势之一以后，这个名词才开始流行起来。Gartner表示，数字孪生是物理事物或系统的动态软件模型，它依赖于传感器数据。三到五年内，数以亿计的物品将通过数字孪生呈现。一年后，Gartner再次将数字孪生归为主要趋势，并大胆预测，到2020年将有210亿个连接的传感器和终端设备，数字孪生将在不久之后存在于数十亿个事物中。在其本质上，数字孪生是某种计算机程序，它将相关物理对象或系统的真实数据作为输入，同时将生成的数据作为输出，预测或模拟物理对象或系统可能遭受到这些输入的影响。
2、数字孪生如何工作？
数字孪生的兴起是由专家（通常情况下是数据科学或应用数学专家）建立的。这些开发人员探究了被模仿的物理对象或系统基础的物理学，并利用该数据开发了数学模型，从而模拟数字空间中的真实世界。
数字孪生的构造使其能够接收来自于传感器的输入，这些传感器从真实世界采集数据，使得数字孪生可以实时得模拟仿真物理对象，并在这个过程中洞悉性能和潜在问题。数字孪生也能够以其物理对应物的原型为依据进行设计。在这种情况下，数字孪生可以在产品精制时提供反馈。在创建任何物理版本之前，数字孪生甚至可以自身作为原型。
3、数字孪生与物联网
显而易见的是，物联网传感器的大幅增长使得数字孪生成为可能。随着物联网设备的不断健全和完善，数字孪生方案能够包含较小和较不复杂的对象，这给企业带来了意料之外的惊喜。
数字孪生可以根据可变数据来预测不同的结果。这与科幻片中经常出现的运行模拟场景类似，其中在数字环境中证明了可能的场景。通过额外的软件和数据分析，数字孪生可以优化IoT部署以提高效率，并协助设计人员在实际部署之前明确该去的地方或操作方式。
数字孪生复制物理对象的次数越多，则发现效率和其他好处的可能性也就越大。例如，在制造过程中，仪器越高的设备越多，数字孪生可能会更加准确地模拟设备时间的运行情况，这有利于预测未来的性能和可能的故障。
4、数字孪生和预测孪生
“数字孪生”可以包括设备说明、3D渲染和设备中所有传感器的详细信息，它不断生成模拟现实生活选择的传感器读数。”可预测孪生“为设备的未来状态和行为建模，这是基于来自其他设备的历史数据，这些数据可以模拟故障和其他可能出现的状况。作为数字孪生计划的一部分，Microsoft正在运用该概念并将其应用于除物理产品外的流程中。微软表示：“流程清单是数字化转型的下一个阶段，它使整个工厂和供应链中的产品数字孪生获益更多。”在相关的白皮书中，着重强调了一些先进的生产制造场景。
5、数字孪生的优势
数字孪生可以实现实时查看物理资产的状况，从源头上减轻维护负担。雪佛龙公司目前已经为其油田和炼油厂引进数字孪生技术，保守估计将省下数百万美元的维护费用。西门子表示，利用数字孪生技术对还未生产制造的物体进行建模和原型设计，能够有效减少产品缺陷并缩短产品上市时间。
但值得注意的是，Gartner提到，“数字孪生并不是刚性需求，很有可能会增加复杂性。”对于特定的商业问题而言，数字孪生在很大程度上存在成本、安全性、隐私以及集成等方面的问题。
6、数字孪生的应用
（1）加工制造业是数字孪生部署较广的领域，工厂早已借助数字孪生来模拟其流程。
（2）汽车数字孪生的出现是因为汽车早已装配有遥测传感器，但随着自动驾驶汽车的不断上路，健全完善相关技术显得尤为关键。
（3）医疗保健是产生以上数字孪生的领域。创口贴大小的传感器将健康信息传回数字孪生，从而达到监控、预测患者健康状况的目的。
