相信很多人都听说过数字孪生。在过去几年，这个词的热度不断攀升，频繁出现在各大峰会论坛的演讲主题之中。去年国家发改委发布的《关于推进“上云用数赋智”行动培育新经济发展实施方案》（以下简称《方案》），其中“数字孪生”技术在《方案》中被提及多次。
什么是数字孪生？它会给我们的生活带来什么样的改变？
数字孪生，英文名叫Digital Twin（数字双胞胎），也被称为数字映射、数字镜像。它的官方定义比较复杂：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。
其实简单来说数字孪生就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的“克隆体”。这个“克隆体”，也被称为“数字孪生体”。它被创建在信息化平台上，是虚拟的。
早在2002年，“数字孪生（Digital Twin）”这一概念被美国Michael Grieves教授提出。12年后，他再次详细地解释了数字孪生概念，是指在信息空间构建一个可以映射表征物理设备的虚拟系统，他们之间的联系并不是单向和静态的，而是在整个产品的生命周期中都联系在一起。
数字孪生的应用场景
1.工业制造
数字孪生起源于工业制造领域。在产品研发的过程中，数字孪生可以虚拟构建产品数字化模型，对其进行仿真测试和验证。生产制造时，可以模拟设备的运转，还有参数调整带来的变化。
数字孪生能够有效提升产品的可靠性和可用性，同时降低产品研发和制造风险。它给工业制造带来了显而易见的效率提升和成本下降，使得几乎所有的工业巨头趋之若鹜。
2.教学实训
一般学校现有的条件下许多实训任务开展不了，如工业机器人示教编程，受价格和安全等因素，学校很少有更好的实践机会给到学生。而利用数字孪生技术，通过将设备本体虚拟化可以有效地解决实验条件与实训效果之间的矛盾。
通过虚实结合仿真技术，学习者便可以走进这个虚拟实验室，身临其境般的操作虚拟仪器，操作结果可以通过仪表显示身体的感受反馈给学生，来判断操作是否正确。这种实验既不消耗器材，也不受场地等外界条件限制，可重复操作，直至得出满意结果。
（1）解决从行业需求到实训人才培养脱节问题
通过数字孪生仿真技术，能够将行业的典型示范性工厂，半实物虚拟化，并结合虚实仿真技术，保留其原有的控制系统以及机电系统，将企业需求的控制，编程应用人才与校内实训课程结合，实际解决，学生实训过程中无示范性，应用性等问题。
（2）解决教学实训中“三高四难”问题
数字孪生仿真技术特点是使用者可以进行交互，因此，可以作为增强教学培训和演练效果的有效手段，解决智能制造实训应用过程中的“三高”（高危险、高成本、高污染）与“四难”（难看到、难动作、难进入、难再现）问题。
（3）学科交叉与产业融合
通过数字孪生技术引入企业实际工作任务，设计教学和竞赛项目。实训内容设计围绕智能制造工业应用情景和核心技能点，覆盖了机器人、人工智能、通讯技术、数控技术、自动线等典型应用。技能要点与行业用人、岗位需求、技术进步以及教学建设相结合,系统装调、现场工艺规范系统接线、工艺过程分析、系统编程等相互结合进行安排，引导智能制造技术相关专业专项实训教学的设计与实施，系统化培养复合型技能型人才。
（4）减少设备投入成本，易维护，易保养
虚实结合智慧工厂能够采用真实的自动化控制系统，如PLC、机器人示教器、运动控制器等，采用虚拟控制对象，大大减小了设备所需要的投入成本及维护成本，且具有更为灵活的内容资源库，通过硬件模拟技术打通控制器与虚拟化的通信，即学生操作实训采用PLC编程控制，工业机器人示教编程应用，MES调度以及数控设备的实操，通过虚拟装备的3D展示，达到与真实的智慧工厂同样的实训效果。
（IOA虚实孪生仿真平台是一套综合性的实训平台，该平台通过采用数字化双胞胎技术，将虚拟工厂的机电系统与真实的工业自动化控制系统打通，通过丰富的3D虚拟交互形式，从而实现对智慧工厂电气配线、编程、控制教学培训等目的。）
3.智慧城市
数字孪生和5G、智慧城市也有非常密切的关系。我们经常能听到这样一句“5G将开启“万物互联”的时代”，5G的出现使得人类的连接技术到了前所未有的高度。未来，在5G的支持下云和端之间可以建立更紧密的连接。
这也就意味着更多的数据将被采集并集中在一起。这些数据可以帮助构建更强大的数字孪生体。例如一个数字孪生城市。
在数字孪生城市中，基础设施（水、电、气、交通等）的运行状态，市政资源（警力、医疗、消防等）的调配情况，都会通过传感器、摄像头、数字化子系统采集出来，并通过包括5G在内的物联网技术传递到云端。
城市的管理者基于这些数据以及城市模型，构建数字孪生体，从而更高效地管理城市。相比于工业制造的“产品生命周期”，城市的“生命周期”更长，数字孪生带来的回报更大。
4.基建工程
基建工程也是数字孪生的一个重要应用领域。我们在修建高速公路、桥梁等基础设施前，完成对工程的数字化建模，然后在虚拟的数字空间对工程进行仿真和模拟，评估工程的结构和承受能力，还可以导入流量数据，评估工程是否可以满足投入使用后的需求。
在工程交付之后，还可以在维护阶段评估工程是否可以承担特殊情况的压力。以及监测可能出现的事故隐患。
寄语
相信在不久的将来，数字孪生技术不仅可以孕育出极具潜力的市场蓝海，同时也能对社会经济带来质的飞跃，推动现代化产业体系建设，助力构建数字经济时代发展的新格局。
