導(dǎo)讀：這幾年，數(shù)字孿生體的概念炙手可熱，越來越成為從工業(yè)到產(chǎn)業(yè)、從軍事到民生各個(gè)領(lǐng)域的智慧新代表。數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室與安世亞太聯(lián)合正式發(fā)布了《數(shù)字孿生體技術(shù)白皮書（2019）》。希望本白皮書能為業(yè)內(nèi)同行提供參考，對(duì)數(shù)字孿生體技術(shù)在中國的發(fā)展和應(yīng)用具有推動(dòng)作用。

作者：田鋒

來源：大數(shù)據(jù)DT（ID：hzdashuju）

在工業(yè)界，無論智能制造還是工業(yè)4.0，這些智能化體系都需要網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化兩只輪子來支撐。在中國，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為其中一只，而數(shù)字孿生體將成為另外一只。

數(shù)字孿生體將撐起數(shù)字化之輪，但又不止于數(shù)字化。數(shù)字孿生體的突破在于：它不僅僅是物理世界的鏡像，也要接收物理世界的實(shí)時(shí)信息，更要反過來實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)物理世界，而且進(jìn)化為物理世界的先知、先覺甚至超體。

這個(gè)演變過程稱為成熟度進(jìn)化，即一個(gè)數(shù)字孿生體的生長發(fā)育將經(jīng)歷數(shù)化、互動(dòng)、先知、先覺和共智等幾個(gè)過程。這里首先要強(qiáng)調(diào)互動(dòng)，因?yàn)闆]有實(shí)時(shí)互動(dòng)，數(shù)字世界和物理世界之間則是偽孿生。

其次，我們提出“數(shù)字孿生體是仿真應(yīng)用新巔峰”這一論斷，因?yàn)樵跀?shù)字孿生體成熟度進(jìn)化的每個(gè)過程中，仿真都扮演著不可或缺的角色。

另外，我們還提出將“共智”作為數(shù)字孿生體的理想態(tài)，受人類認(rèn)知所限，物理世界各物件是否在“共智”我們不得而知，但數(shù)字世界提供了無限便利以實(shí)現(xiàn)“共智”，讓我們可以把數(shù)字孿生體的價(jià)值挖掘到極致。

數(shù)字孿生體的應(yīng)用絕不止于工業(yè)，我們應(yīng)以更抽象的層次總結(jié)架構(gòu)和技術(shù)，以更廣闊的視角來觀察場景和案例。本研究報(bào)告的第一部分關(guān)注對(duì)數(shù)字孿生體的抽象和總結(jié)。無論是參考架構(gòu)、成熟度模型還是關(guān)鍵技術(shù)，都以“放之四海皆準(zhǔn)”為原則。

在其余的章節(jié)，我們分別在工業(yè)、產(chǎn)業(yè)、民生和軍事等四個(gè)領(lǐng)域選擇了最關(guān)鍵的場景做實(shí)例化論述：數(shù)字孿生制造、數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)、數(shù)字孿生城市和數(shù)字孿生戰(zhàn)場。

研究報(bào)告目錄（全版）

一、數(shù)字孿生體發(fā)展綜述

二、數(shù)字孿生體的定義

三、數(shù)字孿生體的模型

（一）數(shù)字孿生體的概念模型

（二）數(shù)字孿生系統(tǒng)參考架構(gòu)

（三）數(shù)字孿生體的應(yīng)用框架

（四）數(shù)字孿生體成熟度模型

四、數(shù)字孿生體的關(guān)鍵技術(shù)

（一）建模

（二）仿真

（三）VR、AR及MR

（四）數(shù)字線程

（五）系統(tǒng)工程與MBSE

（六）物聯(lián)網(wǎng)

（七）云、霧與邊緣計(jì)算

（八）大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)

（九）區(qū)塊鏈

五、數(shù)字孿生制造

（一）現(xiàn)狀

（二）綜述

（三）數(shù)字孿生制造參考架構(gòu)

（四）數(shù)字孿生制造的關(guān)鍵技術(shù)

（五）數(shù)字孿生制造的典型應(yīng)用場景

（六）數(shù)字孿生制造的典型應(yīng)用案例

六、數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)

（一）現(xiàn)狀

（二）綜述

（三）數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)參考架構(gòu)

（四）數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)

（五）數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)的典型應(yīng)用場景

（六）數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)的典型應(yīng)用案例

七、數(shù)字孿生城市

（一）現(xiàn)狀

（二）綜述

（三）數(shù)字孿生城市參考架構(gòu)

（四）數(shù)字孿生城市的關(guān)鍵技術(shù)

（五）數(shù)字孿生城市的典型應(yīng)用場景

（六）數(shù)字孿生城市的典型應(yīng)用案例

八、數(shù)字孿生戰(zhàn)場

（一）現(xiàn)狀

（二）綜述

（三）數(shù)字孿生戰(zhàn)場參考架構(gòu)

（四）數(shù)字孿生戰(zhàn)場的關(guān)鍵技術(shù)

（五）數(shù)字孿生戰(zhàn)場的典型應(yīng)用場景

（六）數(shù)字孿生戰(zhàn)場的典型應(yīng)用案例

九、數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

（一）標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)活動(dòng)

（二）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)進(jìn)展

十、結(jié)論

參考文獻(xiàn)

以下為研究報(bào)告正文（節(jié)選）：

01 數(shù)字孿生體的定義

本研究報(bào)告給出數(shù)字孿生體的定義如下：

數(shù)字孿生體是現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢韺?shí)體對(duì)象的數(shù)字模型，通過實(shí)測、仿真和數(shù)據(jù)分析來實(shí)時(shí)感知、診斷、預(yù)測物理實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，通過優(yōu)化和指令來調(diào)控物理實(shí)體對(duì)象的行為，通過相關(guān)數(shù)字模型間的相互學(xué)習(xí)來進(jìn)化自身，同時(shí)改進(jìn)利益相關(guān)方在物理實(shí)體對(duì)象生命周期內(nèi)的決策。

02 數(shù)字孿生系統(tǒng)參考架構(gòu)

本研究報(bào)告提出數(shù)字孿生系統(tǒng)的通用參考架構(gòu)。一個(gè)典型的數(shù)字孿生系統(tǒng)包括用戶域、數(shù)字孿生體、測量與控制實(shí)體、現(xiàn)實(shí)物理域和跨域功能實(shí)體共五個(gè)層次（圖A-1）。

▲圖A-1 數(shù)字孿生系統(tǒng)的通用參考架構(gòu)

第一層是使用數(shù)字孿生體的用戶域，包括人、人機(jī)接口、應(yīng)用軟件，以及其他相關(guān)數(shù)字孿生體（本研究報(bào)告稱之為共智數(shù)字孿生體，簡稱共智孿生體）。

第二層是與物理實(shí)體目標(biāo)對(duì)象對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體。它是反映物理對(duì)象某一視角特征的數(shù)字模型，并提供建模管理、仿真服務(wù)和孿生共智三類功能。

• 建模管理涉及物理對(duì)象的數(shù)字建模與展示、與物理對(duì)象模型同步和運(yùn)行管理。

• 仿真服務(wù)包括模型仿真、分析服務(wù)、報(bào)告生成和平臺(tái)支持。

• 孿生共智涉及共智孿生體等資源的接口、互操作、在線插拔和安全訪問。

建模管理、仿真服務(wù)和孿生共智之間傳遞實(shí)現(xiàn)物理對(duì)象的狀態(tài)感知、診斷和預(yù)測所需的信息。

第三層是處于測量控制域、連接數(shù)字孿生體和物理實(shí)體的測量與控制實(shí)體，實(shí)現(xiàn)物理對(duì)象的狀態(tài)感知和控制功能。

第四層是與數(shù)字孿生體對(duì)應(yīng)的物理實(shí)體目標(biāo)對(duì)象所處的現(xiàn)實(shí)物理域。測量與控制實(shí)體和現(xiàn)實(shí)物理域之間有測量數(shù)據(jù)流和控制信息流的傳遞。

測量與控制實(shí)體、數(shù)字孿生體以及用戶域之間的數(shù)據(jù)流和信息流動(dòng)傳遞，需要信息交換、數(shù)據(jù)保證、安全保障等跨域功能實(shí)體的支持。信息交換通過適當(dāng)?shù)膮f(xié)議來實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體之間交換信息。數(shù)據(jù)保證負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳遞的安全保障，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和信息傳遞的認(rèn)證、授權(quán)和保密。數(shù)據(jù)保證和安全保障一起提供數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

03 數(shù)字孿生體成熟度模型

數(shù)字孿生體不僅僅是物理世界的鏡像，也要接收物理世界實(shí)時(shí)信息，更要反過來實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)物理世界，而且進(jìn)化為物理世界的先知、先覺甚至超體。這個(gè)演變過程稱為成熟度進(jìn)化，即一個(gè)數(shù)字孿生體的生長發(fā)育將經(jīng)歷數(shù)化、互動(dòng)、先知、先覺和共智等幾個(gè)過程（圖A-2）。

▲圖A-2 數(shù)字孿生體成熟度模型

1. 數(shù)化

“數(shù)化”是對(duì)物理世界數(shù)字化的過程。這個(gè)過程需要將物理對(duì)象表達(dá)為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能識(shí)別的數(shù)字模型。

建模技術(shù)是數(shù)字化的核心技術(shù)之一，如測繪掃描、幾何建模、網(wǎng)格建模、系統(tǒng)建模、流程建模、組織建模等技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)是“數(shù)化”的另一項(xiàng)核心技術(shù)，將物理世界本身的狀態(tài)變?yōu)榭梢员挥?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能感知、識(shí)別和分析。

2. 互動(dòng)

“互動(dòng)”主要是指數(shù)字對(duì)象間及其與物理對(duì)象之間的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)互動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)虛實(shí)之間互動(dòng)的核心技術(shù)。

數(shù)字世界的責(zé)任之一是預(yù)測和優(yōu)化，同時(shí)根據(jù)優(yōu)化結(jié)果干預(yù)物理世界，所以需要將指令傳遞到物理世界。物理世界的新狀態(tài)需要實(shí)時(shí)傳導(dǎo)到數(shù)字世界，作為數(shù)字世界的新初始值和新邊界條件。另外，這種互動(dòng)包括數(shù)字對(duì)象之間的互動(dòng)，依靠數(shù)字線程來實(shí)現(xiàn)。

3. 先知

“先知”是指利用仿真技術(shù)對(duì)物理世界的動(dòng)態(tài)預(yù)測。這需要數(shù)字對(duì)象不僅表達(dá)物理世界的幾何形狀，更需要在數(shù)字模型中融入物理規(guī)律和機(jī)理。

仿真技術(shù)不僅建立物理對(duì)象的數(shù)字化模型，還要根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，通過物理學(xué)規(guī)律和機(jī)理來計(jì)算、分析和預(yù)測物理對(duì)象的未來狀態(tài)。這種仿真不是對(duì)一個(gè)階段或一種現(xiàn)象的仿真，應(yīng)是全周期和全領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)仿真。

4. 先覺

如果說“先知”是依據(jù)物理對(duì)象的確定規(guī)律和完整機(jī)理來預(yù)測數(shù)字孿生體的未來，那么“先覺”就是依據(jù)不完整的信息和不明確的機(jī)理通過工業(yè)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來預(yù)感未來。如果要求數(shù)字孿生體越來越智能和智慧，就不應(yīng)局限于人類對(duì)物理世界的確定性知識(shí)。其實(shí)人類本身就不是完全依賴確定性知識(shí)而領(lǐng)悟世界的。

5. 共智

“共智”是通過云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同數(shù)字孿生體之間的智慧交換和共享，其隱含的前提是單個(gè)數(shù)字孿生體內(nèi)部各構(gòu)件的智慧首先是共享的。

所謂“單個(gè)”數(shù)字孿生體是人為定義的范圍，多個(gè)數(shù)字孿生單體可以通過“共智”形成更大和更高層次的數(shù)字孿生體，這個(gè)數(shù)量和層次可以是無限的。眾多數(shù)字孿生體在“共智”過程中必然存在大量的數(shù)字資產(chǎn)的交易，區(qū)塊鏈則提供了最佳交易機(jī)制。

04 數(shù)字孿生體核心技術(shù)

從數(shù)字孿生系統(tǒng)參考架構(gòu)可見：

• 建模、仿真和基于數(shù)據(jù)融合的數(shù)字線程是數(shù)字孿生體的三項(xiàng)核心技術(shù)；

• 能夠做到統(tǒng)領(lǐng)建模、仿真和數(shù)字線程的系統(tǒng)工程和MBSE，則成為數(shù)字孿生體的頂層框架技術(shù)；

• 物聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字孿生體的底層伴生技術(shù)；

• 而云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈則是數(shù)字孿生體的外圍使能技術(shù)（表A-1）。

▼表A-1 數(shù)字孿生體成熟度模型、關(guān)鍵特征和關(guān)鍵技術(shù)

1. 建模

“數(shù)化”是對(duì)物理世界數(shù)字化的過程。這個(gè)過程需要將物理對(duì)象表達(dá)為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能識(shí)別的數(shù)字模型。建模的目的是將我們對(duì)物理世界或問題的理解進(jìn)行簡化和模型化。而數(shù)字孿生體的目的或本質(zhì)是通過數(shù)字化和模型化，用信息換能量，以更少的能量消除各種物理實(shí)體，特別是復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性。

所以建立物理實(shí)體的數(shù)字化模型或信息建模技術(shù)是創(chuàng)建數(shù)字孿生體、實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的源頭和核心技術(shù)，也是“數(shù)化”階段的核心。

2. 物聯(lián)網(wǎng)

“數(shù)化”中的另一層意思是物理世界本身的狀態(tài)變?yōu)榭梢员挥?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能感知、識(shí)別和分析，這些狀態(tài)包括位置、屬性、性能等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為原子化向比特化轉(zhuǎn)變提供了完整的解決方案。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)為物理對(duì)象和數(shù)字對(duì)象之間的“互動(dòng)”提供了通道。

3. 數(shù)字線程

“互動(dòng)”是數(shù)字孿生體的一個(gè)重要特征，主要是指物理對(duì)象和數(shù)字對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)互動(dòng)，當(dāng)然也隱含了物理對(duì)象之間的互動(dòng)以及數(shù)字對(duì)象之間的互動(dòng)。前兩者通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，而后者則是通過數(shù)字線程實(shí)現(xiàn)。能夠?qū)崿F(xiàn)多視圖模型數(shù)據(jù)融合的機(jī)制或引擎是數(shù)字線程技術(shù)的核心。

4. 仿真

“先知”是指對(duì)物理世界的動(dòng)態(tài)預(yù)測。這需要數(shù)字對(duì)象不僅表達(dá)物理世界的幾何形狀，更需要數(shù)字模型中融入物理規(guī)律和機(jī)理，這是仿真世界的特長。仿真技術(shù)不僅建立物理對(duì)象的數(shù)字化模型，還要根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，通過物理學(xué)規(guī)律和機(jī)理來計(jì)算、分析和預(yù)測物理對(duì)象的未來狀態(tài)。

物理對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)則通過物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字線程獲得。這種仿真不是對(duì)一個(gè)階段或一種現(xiàn)象的仿真，應(yīng)是全周期和全領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)仿真，譬如產(chǎn)品仿真、虛擬試驗(yàn)、制造仿真、生產(chǎn)仿真、工廠仿真、物流仿真、運(yùn)維仿真、組織仿真、流程仿真、城市仿真、交通仿真、人群仿真、戰(zhàn)場仿真等。

5. 虛擬現(xiàn)實(shí)

人類通過屏幕與數(shù)字世界交互不僅不直觀、不真實(shí)，而且交互的深度受到巨大限制。

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）及混合現(xiàn)實(shí)（MR）等三種技術(shù)提供的深度沉浸技術(shù)讓人類與數(shù)字世界的交互方式與物理世界類似，使數(shù)字世界在感官和操作體驗(yàn)上更加接近物理世界，讓“孿生”一詞變得更為精妙。

但在數(shù)字世界中，人類又具有超人般的特異功能，可以無限駕馭數(shù)字世界，如穿墻而過、隔空取物、時(shí)空穿越、變換大小等，將數(shù)字孿生體的應(yīng)用推向極致。

6. MBSE

系統(tǒng)工程的建模和仿真方法及流程可以作為頂層框架分別指導(dǎo)系統(tǒng)級(jí)數(shù)字孿生體和體系級(jí)數(shù)字孿生體（如共智孿生體）的構(gòu)建和運(yùn)行。

MBSE（基于模型的系統(tǒng)工程）是創(chuàng)建數(shù)字孿生體的框架，數(shù)字孿生體可以通過數(shù)字線程集成到MBSE工具套件中，進(jìn)而成為MBSE框架下的核心元素。

從系統(tǒng)生存周期的角度，MBSE可以作為數(shù)字線程的起點(diǎn)，使用從物聯(lián)網(wǎng)收集的數(shù)據(jù)，運(yùn)行系統(tǒng)仿真來探索故障模式，從而隨著時(shí)間的推移逐步改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

7. 大數(shù)據(jù)

如果說“先知”是依據(jù)物理對(duì)象的確定性規(guī)律和完整機(jī)理來預(yù)測數(shù)字孿生體的未來，那么“先覺”就是依據(jù)不確定和不完整的信息來預(yù)感未來，這是大數(shù)據(jù)的強(qiáng)項(xiàng)。如果要求數(shù)字孿生體越來越智能和智慧，就不應(yīng)局限于人類對(duì)物理世界的確定性知識(shí)，其實(shí)人類本身就不是完全依賴確定性知識(shí)而領(lǐng)悟世界的。

8. 云計(jì)算

“共智”的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)世界上所有數(shù)字孿生體智慧的交換和共享，其隱含的前提是單個(gè)數(shù)字孿生體內(nèi)部各構(gòu)件的智慧首先是共享的。云計(jì)算、霧計(jì)算和邊緣計(jì)算則為數(shù)字孿生體內(nèi)部和之間進(jìn)行智慧共享提供了可能。

當(dāng)然，所謂“單個(gè)”數(shù)字孿生體是人為定義的范圍，多個(gè)數(shù)字孿生單體可以通過共智形成更大的數(shù)字孿生體，這個(gè)數(shù)量可以是無限的。

9. 區(qū)塊鏈

數(shù)字孿生體是典型的數(shù)字資產(chǎn)。在眾多數(shù)字孿生體“共智”的過程中，必然存在數(shù)字資產(chǎn)的交易。

區(qū)塊鏈提供的去中心化的交易機(jī)制能很好地支持分布、實(shí)時(shí)和精細(xì)化的數(shù)字資產(chǎn)交易，可以成為數(shù)字孿生體的最佳資產(chǎn)交易媒介。同時(shí)它也能引入信任度，持續(xù)保持透明度，很好地支持?jǐn)?shù)字資產(chǎn)交易生態(tài)系統(tǒng)的參與主體，包括數(shù)字資產(chǎn)采集、存儲(chǔ)、交易、分發(fā)和服務(wù)各個(gè)流程的參與者。

以上技術(shù)為數(shù)字孿生體的通用核心技術(shù)，數(shù)字孿生體在工業(yè)、產(chǎn)業(yè)、民生和軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用中應(yīng)有更多具體技術(shù)。這在研究報(bào)告的具體場景中展開介紹。

05 數(shù)字孿生體典型應(yīng)用

數(shù)字孿生體的應(yīng)用廣泛，本研究報(bào)告分別在工業(yè)、產(chǎn)業(yè)、民生和軍事等四個(gè)領(lǐng)域選擇了最關(guān)鍵的領(lǐng)域做實(shí)例化論述：數(shù)字孿生制造、數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)、數(shù)字孿生城市和數(shù)字孿生戰(zhàn)場。

1. 參考架構(gòu)的實(shí)例化

針對(duì)不同領(lǐng)域，對(duì)通用參考架構(gòu)做了實(shí)例化，主要的變化在于：

• 對(duì)現(xiàn)實(shí)物理域的物理對(duì)象做了實(shí)例化展開。

• 對(duì)數(shù)字孿生體中的數(shù)字組件做了實(shí)例化展開。

• 對(duì)測量和控制實(shí)體的元素做了實(shí)例化展開。

2. 成熟度模型的實(shí)例化

針對(duì)不同領(lǐng)域，對(duì)通用成熟度模型做了實(shí)例化，分別給出了數(shù)化、互動(dòng)、先知、先覺和共智在各領(lǐng)域的實(shí)例化特征。

3. 特定領(lǐng)域的核心技術(shù)

針對(duì)不同領(lǐng)域，討論了其特定核心技術(shù)：

• 數(shù)字孿生制造：CAD、CAE、工藝仿真、工廠仿真、工業(yè)控制、CAM、MES、PLM、ERP。

• 數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)：創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、增材制造、增材制造執(zhí)行系統(tǒng)（AMES）、物流仿真。

• 數(shù)字孿生城市：測繪技術(shù)、BIM、3D-GIS、CIM、城市仿真、人臉識(shí)別。

• 數(shù)字孿生戰(zhàn)場：毀傷與損傷評(píng)估、體系仿真、軍用數(shù)據(jù)鏈、戰(zhàn)場感知。

4. 特定領(lǐng)域的實(shí)例化場景

針對(duì)不同領(lǐng)域，討論了其特定場景：

• 數(shù)字孿生制造：研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造。

• 數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)：市場營銷和電子商務(wù)、供應(yīng)鏈和物流、產(chǎn)品使用和維護(hù)。

• 數(shù)字孿生城市：市政、交通、環(huán)保、安防、醫(yī)療、服務(wù)、社區(qū)、景區(qū)等。

• 數(shù)字孿生戰(zhàn)場：單兵（裝備）作戰(zhàn)、多兵種戰(zhàn)役、戰(zhàn)略決策。

5. 特定領(lǐng)域的應(yīng)用案例

針對(duì)不同領(lǐng)域，討論了其典型案例：

• 數(shù)字孿生制造：物料堆放場設(shè)計(jì)、機(jī)床、水泵運(yùn)行、二氧化碳循環(huán)。

• 數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)：GE航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

• 數(shù)字孿生城市：虛擬新加坡。

• 數(shù)字孿生戰(zhàn)場：單兵與作戰(zhàn)小隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練、航母戰(zhàn)斗群體系對(duì)抗。

06 結(jié)論

本研究報(bào)告在吸收了全球在數(shù)字孿生體領(lǐng)域最新研究成果的基礎(chǔ)上，做了一定創(chuàng)新和發(fā)展。我們?cè)跀?shù)字孿生體參考模型以及標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等方面，緊跟國際權(quán)威機(jī)構(gòu)的研究成果。在大框架上不特立獨(dú)行，但在國際空白領(lǐng)域、尚無定論環(huán)節(jié)和具體應(yīng)用方案上大膽創(chuàng)新和創(chuàng)造。

首先，不局限于當(dāng)前研究較多的工業(yè)（或制造業(yè)）和城市領(lǐng)域，在產(chǎn)業(yè)和軍事領(lǐng)域，數(shù)字孿生體也將大有所為。所以，作為數(shù)字孿生體的通用研究報(bào)告，對(duì)實(shí)例化應(yīng)用的抽象和總結(jié)是首要任務(wù)，其次還要回歸到更大范圍的實(shí)踐中。

其次，以往的數(shù)字孿生體研究過于偏重于數(shù)字化，更像是數(shù)字化技術(shù)的微小升級(jí)。其實(shí)僅就數(shù)字化而言，在PLM、虛擬城市、戰(zhàn)場仿真、工業(yè)大數(shù)據(jù)等方面都已經(jīng)有很成熟的研究成果，應(yīng)用也較為成功。

所以，我們將數(shù)字孿生體的研究視角提升到“互動(dòng)”和“共智”層面，強(qiáng)調(diào)虛實(shí)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)互動(dòng)，以及相關(guān)數(shù)字孿生體的共同進(jìn)化。這才是數(shù)字孿生體區(qū)別于過往研究的重點(diǎn)所在，也是該體系價(jià)值最大的領(lǐng)域。

再次，我們提出“數(shù)字孿生體是仿真應(yīng)用新巔峰”這一論斷：

• “數(shù)化”的核心技術(shù)——建模總是與仿真聯(lián)系在一起，或是仿真的一部分；

• “互動(dòng)”是半實(shí)物仿真中司空見慣的場景；

• “先知”的核心技術(shù)本身就是仿真；

• 有很多學(xué)者將“先覺”中的核心技術(shù)——工業(yè)大數(shù)據(jù)視為一種新的仿真范式；

• “共智”需要通過不同孿生體之間的多學(xué)科耦合仿真才能讓思想碰撞，才能產(chǎn)生智慧的火花。

最后，關(guān)于數(shù)字孿生體的成熟度模型，也是基于以上的考慮，從更為抽象的層次和更具價(jià)值的領(lǐng)域出發(fā)，提出一個(gè)放之四海皆準(zhǔn)且有益于數(shù)字孿生體這門學(xué)科進(jìn)化發(fā)展的模型。

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關(guān)于作者：田鋒，安世亞太公司高級(jí)副總裁、輪值總裁，國家工業(yè)軟件與先進(jìn)設(shè)計(jì)研究院常務(wù)副院長，北京市綜合仿真工程實(shí)驗(yàn)室主任，數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室主任，生態(tài)設(shè)計(jì)與綠色制造促進(jìn)會(huì)首席技術(shù)專家，北京市工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟副理事長，機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)分會(huì)專家委員。

本文摘編自《苦旅尋真：求索中國仿真解困之道》，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。

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總結(jié)

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