数字孪生产业链(数字孪生产业园)

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文达脑极体
今天我们介绍一个在业内如火如荼，但对大众来说还很陌生的概念：数字孪生。
在解释这个晦涩的概念之前，我首先想到了前苏联著名昆虫学家、数学家、哲学家——柳比雪夫在武汉的一个日日夜夜。26岁的袁创造了“时间统计法”，通过记录每天做每一件事所花的时间，通过统计分析做出月度和年终总结，从而改进工作方法，规划未来事务，提高时间利用效率。
这个“时间统计法”被他在56元一直用到去世。那么，他的学习成绩呢？真的很神奇。他一生出版了许多70元的专著。但他不是整天泡在书房里的老学究。从：010 Kramp-Karrenbauer 120元*可以看出，他的业余时间非常充裕，甚至每天只需要工作几个小时，就可以做很多社交、旅游、休闲的事情。
在这一点上，我们自媒体人可能都觉得很尴尬。言归正传，这里我们讲一下柳比雪夫和他的“时间统计法”因为这个方法和我们今天要讲的“数字孪生”非常相似。他几乎忠实地记录了每天所有事情的时间，有多长时间是准确的。仿佛日记里完全再现了柳比雪夫的一个数码分身。通过看他的时间记录，我们可以知道他一生都做了些什么。
如果把这些记录输入电脑，做成数据表，贴上各种标签，我们就可以准确地对他们所做的各种事情进行分类、统计和分析。这样，我们就可以建立一个更加多维的柳比雪夫。想想这种方法应用到我们身上是否也能产生“奇迹”。
然而，“数字双胞胎”更有野心，它想实现整个物理世界的完整数字制图。
双11的这一天，中国国际高新技术成果交易会发布了工信部颁发的：010 Kramp-Karrenbauer 120元*。随着这份白皮书的发布，我们来谈谈数字双胞胎的概念，它可能的应用场景，以及产业变革的影响。
数字孪生：为物理世界“复制”一个虚拟的数字二重身。“数字孪生”的概念是在2010年NASA的一份技术报告中正式提出的。当时给出了一个狭义的定义为“集成了多个物理量、尺度和概率的系统或飞行器仿真过程”。接下来，“数字孪生”的概念和相关技术主要应用于航空航天领域的飞机健康管理，包括
但“孪生”的概念出现在60元、20元。当时，在阿波罗计划中，美国宇航局建造了两个相同的航天器，其中一个被发射到太空执行任务，另一个留在地球上，以反映任务期间航天器在太空中的工作状态，从而协助工程师分析和处理太空中的紧急情况。此时，两个航天器都是真实的物理实体，即“数字双胞胎”的概念尚未形成。
2003年左右，美国密歇根大学教授格里夫斯在《产品生命周期管理》课程中首次提出了“数字孪生”的思想。当时还只是叫“产品生命周期管理的概念构想”。PLM的主要思想是在虚拟空间中建立一组数字模型，这些模型可以与物理实体交互映射，并完整地描述物理实体在整个生命周期中的运行轨迹。
现在，随着数字技术在消费互联网和产业互联网的深入应用，“数字孪生”的概念和技术得到了更加广泛的推广和应用。在COVID-19中，“数字孪生”一词被Gartner列为COVID-19的十大战略技术趋势之一。
如何理解「数字双胞胎」这个概念？根据ISO的定义，数字孪生(digital twinning)是具有数据连接的特定物理实体或过程的数字表达，可以保证物理状态和虚拟状态以相同的速率收敛，并提供物理实体或过程的整个生命周期的集成视图，有助于优化整体性能。
一般来说，针对物理世界中的实体，我们通过数字化的手段，在数字世界中构建一个“完整的化身”，能够与物理实体保持实时的交互连接，借助历史数据、实时数据和算法模型，通过对物理实体的全生命周期过程进行模拟、验证、预测和控制，实现对物理实体的理解、分析和优化。
从企业的角度来看，就是将企业的资产和流程进行数字化表示，从而理解、预测和优化业务流程，以提高经营成果。
从上面的定义可以看出，数字孪生的特征包括：
1元，互通，即数字孪生中的物理实体和数字空间中的虚拟实体可以双向映射，动态交互，实时连接。
逃生室：冠军联赛，可扩展性，即数字孪生技术具有集成、添加和替换能力，可扩展为多尺度、多物理、多层次的数字模型内容。
侏罗纪世界3，实时，即数字虚拟实体可以用数字的方式表示物理实体随时间轴变化的实时状态。
4，保真，即数字虚拟实体与物理实体在形式、状态、相位、时态上保持高度的仿真。
5，闭环，即数字虚拟实体能够描述物理实体的可视化模型和内部机理，从而对物理实体的状态数据进行监测、分析和推理，优化工艺参数和运行参数，实现决策功能，形成闭环。
以上是对“数字孪生”概念和技术特征的理论介绍。我们可以用一个实际的例子来理解这项技术。
如果航天员要去外太空执行紧急舱外维修任务，关系到空间站的安全，而且环境特别危险，没有彩排和试错的机会，那怎么办？
如果我们有一个整个空间站的数字孪生系统，宇航员可以模拟一个与真实情况相同的虚拟环境，进行反复实验，直到找到最佳的操作模式和流程。最后，我们可以直接将这个方案输入到空间机器人的程序中，交给机器人准确地完成舱外修复任务，从而避免了人类试错的巨大风险。这样才能理解数字结对的实现特点和重要价值。
那么，数字结对可以应用在哪些领域呢？
“一切都是数据”:无处不在的数字孪生应用场景。当前，在复杂的国内外经济政治形势下，数字经济在促进经济发展、提高劳动生产率、培育新市场和产业新增长点、实现包容性可持续增长等方面正发挥着重要作用。最新数据显示，COVID-19年度数字经济占中国GDP的36.2%，增加值达到35.8万亿元。
数字孪生作为数字经济中的一项关键技术和高性能工具，可以有效地发挥其在模型设计、数据收集、分析预测、模拟等方面的作用。助力推动产业数字化，促进数字经济与实体经济融合发展。
现在，得益于物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展。数字孪生已经越来越广泛地应用于各个领域。
(来源：010 Kramp-Karrenbauer 120元*，下同)
通过这份白皮书的介绍，我们可以从工业制造、智慧城市、智慧医疗三个重要场景来了解数字结对的应用。
在工业制造领域，有一个很大的问题，就是多源、异构、异地、分散的信息形成的信息孤岛，难以发挥信息数字化的价值。数字结对为工业生产建立了一个虚拟空间
例如，在工业产品的世界中，虚拟数字孪生空间可以预先完成产品的零件设计修改和尺寸装配等仿真工作，无需实际生产和验证，从而大大减少了产品的验证工作和建造成本。在制造生产中，为了避免事故的发生，可以在虚拟数字空间中进行设备诊断、流程模拟等模拟预测，防止现场故障和生产异常造成严重后果。
此外，一个完整的数字化孪生制造系统，与传统制造系统相比，具有生产要素多样化、生产路径配置动态化、人机自主交流、自组织和数据支持决策等特点。它能协调系统内外的变化，实现资源和能量的优化配置。
在智慧城市建设中，面临新技术聚合创新的技术瓶颈，促进智慧城市有机融合的统一ICT架构模块尚未实现，城市运行和治理水平实现了量的提升，没有质的飞跃；同时，推动智慧城市建设的市场与行政边界仍不清晰，资源共享和业务系统的机制尚未建立。
“双城”的提出，是将武汉的日日夜夜、事物、事件等城市的所有元素数字化，在网络空间再造一个相对的“虚拟城市”，形成一个具有信息维度的物理实体世界与数字虚拟世界共生共存、虚实结合的形态。借助数字双城，可以提高城市的整体规划质量，提前进行规划和科学验证，避免不切实际的规划，也可以提高规划效率。基于整个城市要素的数据，可以促进以人为中心的城市设计、交通规划等。具体到设计层面，可以实现133601还原城市原有空间，细化粒度到建筑、道路、管线、设备等底层规划。具体到施工层面，可以对工程施工进行可视化管理，对环境进行实时监控。此外，在城市管理方面，借助数字孪生技术，可以建设数字驾驶舱，数字化展示当前城市运行态势，实现城市管理决策的协同化、智能化，推进虚拟交互、智能服务等城市公共服务系统。
在智慧医疗建设中，移动监护、移动诊室、无线远程会诊、智能处方、医疗信息云存储等一系列智慧技术的应用，正在提升城市医疗的覆盖面和医疗资源配置效率。
未来，数字孪生技术将在实现全社会的“电子医疗”服务体系中发挥重要作用。例如，基于患者的健康档案、病史、用药史、智能穿戴设备的监测数据等信息，在云端为患者建立“医疗数字结对”，在生物芯片、增强分析、边缘计算、人工智能等技术的支持下，模拟人体运行，实现对个体健康状况的预测分析和精准医疗诊断。
通过“医疗数字结对”，可以为患者实现精准医疗、实时健康监控管理和远程医疗，从而实现医疗监控设备的小型化，发展智慧家庭医疗保健和健康监控，大大减轻城市公众的医疗负担，缓解城市医疗资源短缺的压力。
当然，除了开头介绍的航空航天领域，数字双胞胎还可以广泛应用于电力、航运、交通、农业、建筑、油气、环保等几乎所有行业。可谓未来数字经济的“基石”。
支撑万亿规模的市场变革：数字双胞胎的未来产业图谱在这份白皮书中，数字双胞胎产业的相关图谱介绍得非常详细。但是，我们只能从行业版图中窥一斑，看看数字孪生技术会有怎样的产业影响力。
数字双胞胎的工业地图可以
在基础支撑层面，主要是物联网终端可以构建数字孪生基础，提供芯片、传感器服务等厂商。目前世界上所有的芯片巨头都把物联网芯片作为未来的主战场，物联网传感器也是美国、日本、德国很多半导体公司争夺的主要市场。此外，中国的企业在监控设备等边缘设备方面具有很强的优势。
在数据交互层，数字双胞胎的构建需要软件定义的工具和平台的支持。目前这些工具和平台主要掌握在国际软件巨头手中，如宾利的iTwin Service、ANSYS的TwinBuilder、微软的Azure、达索的3D Experience等。
在仿真分析层，为了将物理规律和机理的计算分析能力融入到数字模型中，必须使用仿真软件，包括CAD、EDA等工业仿真软件，以及交通、物流等复杂系统仿真软件。目前国内仿真软件的国产化还达不到国外一线产品的水平。
在建模层面，国有测绘企业是国内提供数字建模服务的主要企业，目前市场规模已达数百亿。但提供测绘数据服务的软件仍主要购买国外软件。
在通用应用层，也是依靠这些国外主流的软件工具和平台来提供支持。虽然目前还缺乏一个整合数字双胞胎综合功能需求的集成平台，但不同行业和应用场景的边界正在打开。
在支撑技术层面，面向云计算、人工智能、边缘计算、安全等技术领域的企业，正从自身优势切入数字孪生产业布局。
在行业应用层面，聚集了数千家国内外企业，提供智慧城市、交通、水利、工程、工业生产、能源、自动驾驶、公共应急等领域的各类应用服务。针对各行业所需的数字孪生技术。部分行业市场规模一般超过千亿，智慧城市是一个综合规模万亿的巨型市场。
整体来看，拥有基础软件平台的企业仍然具有先发优势和实力，而国内一些制造企业也在积极布局数字孪生系统，并开始推动这一惠及万亿级产业变革的新蓝海。
根据Gartner的研究，在1元构建物联网的企业中，COVID-19，13元中有%的企业实施了数字孪生项目，62元中有%的企业正在实施或计划实施。无论是数字结对的产学研生态，还是数字结对在各行业的产业应用，数字结对正在全面开花，在产业互联网或新基础设施等宏观布局中成为重要的技术支撑。
同样是在COVID-19之初，凯文凯利在：010 Kramp-Karrenbauer 120元*杂志中提出了“镜像世界”的概念。他将“镜像世界”视为互联网历史上第三个划时代的技术平台。第一次是在PC上数字化信息的万维网，第二次是移动时代数字化人类的社交媒体，第三次是数字化整个世界的“镜像世界”。
从这个角度来看，凯文凯利的《镜像世界》更多的是从大众的角度对“数字双胞胎”概念的演绎，而数字双胞胎本身就是加速这个“镜像世界”到来的底层力量。