近年来，我国大力推动产业向数字化、信息化、智能化发展，国家发展改革委重磅发布《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，和云计算、人工智能、5G、物联网等前沿技术一样，受关注程度上升到国家高度。
数字孪生是什么？
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。其实数字孪生的应用并非现代才被使用，早在几千年前数字孪生的想法就被运用于城市规划与军事推演中。
伴随着时代的发展，数字孪生技术作为重要的数字化手段深度运用到工业制造和智慧城市建设中。中国信息通信研究院产业与规划研究所高级工程师高艳丽在一文中，也对数字孪生提出了明确的定义。
《数字孪生城市如何推动了新型智慧城市》
数字孪生，是通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，由此形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的格局，这是用数字化方式为物理对象创建虚拟模型，由此来模拟其在现实环境中的行为……数字孪生是数字化发展的必经之路，数字孪生城市是智慧城市的起点。
数字孪生技术通过实时数据采集，实现了数字孪生体的高度一致，让真实物理世界与数字世界交互融合、互相驱动、形成互补，消除管理者与工程师的盲点，提高管理水平，降低设计成本，使生成过程透明化、过程数据价值化。
图-交大智邦数字孪生生产线
数字孪生的原理
数字孪生的本质是感知世界、认知世界、展示世界三部分，落实于应用则分为数据采集、数据融合与建模（业务数据处理）、数据展示与应用。其中核心部分为感知与认知，感知层决定了系统的信息裕度，直接决定了对于真实世界的认知水平；而认知层则可通过知识与特定的认知模型降低对信息量的依赖程度，筛选关键信息特征，实现基于有限的信息实现对真实世界的高度拟合的认知。展示层基于前两者实现对复杂的真实世界的高效简洁展现，实现真实世界数据的价值化。
图-数字孪生业务架构
数字孪生的应用
许多国际著名企业已开始探索数字孪生技术在产品设计、制造和服务等方面的应用。
在产品设计方面，针对复杂产品创新设计，达索公司建立了基于数字孪生的3D体验平台，利用用户交互反馈的信息不断改进信息世界中的产品设计模型，并反馈到物理实体产品改进中。
在生产制造方面，西门子基于数字孪生理念构建了整合制造流程的生产系统模型，形成了基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的企业镜像，支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型，并在西门子工业设备Nanobox-PC的生产流程中开展了应用验证。
在故障预测与健康管理方面，美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）将物理系统与其等效的虚拟系统相结合，研究了基于数字孪生的复杂系统故障预测与消除方法，并应用在飞机、飞行器、运载火箭等飞行系统的健康管理中。美国空军研究实验室结构科学中心通过将超高保真的飞机虚拟模型与影响飞行的结构偏差和温度计算模型相结合，开展了基于数字孪生的飞机结构寿命预测。
在产品服务方面，PTC公司将数字孪生作为“智能互联产品”的关键性环节，致力于在虚拟世界与现实世界间建立一个实时的连接，将智能产品的每一个动作延伸到下一个产品设计周期，并能实现产品的预测性维修，为客户提供了高效的产品售后服务与支持。
数字孪生与智能工厂
交大智邦致力于利用数字孪生技术为产线创新赋能，提高产线的交付质量与提供工厂的智能化水平，并提供多项基于数字孪生技术的智能维护服务。
图-数字孪生业务应用场景
数字孪生的不足与展望
现有的数字孪生的应用受限于数据的缺乏和应用落地效率，难以被大规模推广实现普遍的价值化，成为了制约数字孪生发展的障碍。交大智邦针对以上问题，针对产线数字孪生以及基于数字孪生平台的业务应用落地。利用边缘网关兼容多厂商多设备实现数据的通用采集；从智能工厂的业务出发对业务数据进行建模解构，将数据根据专业知识封装为业务数据并以数据中台形式提供给多应用平台实现知识价值化；通过对Unity这一常见数字孪生业务开发工具进行工具化二次开发，将开发业务流进行分析整合，实现大部分数据强绑定业务的自动化，实现开发过程中的数据驱动开发内容的无代码实现，提速数字孪生落地。
上海交大智邦科技有限公司正依托航空、航天、汽车产线，探究一套智能产线配套数字孪生业务的全流程实现方案，实现数字孪生驱动数据应用，为工业创新赋能。
