普法:数字孪生，数字化转型重要文案

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张霖

开车的人害怕遇到车辆在野外突然抛锚，无法自己修理，附近没有修理店的情况。 这辆车上搭载了数字双胞胎系统，与其一起驾驶，实时显示车辆各部分的运行状况，事先告知可能发生的故障进行维护，可以减少车辆意外锚固的发生。

这个功能被称为“预测性维护”，是数字双子技术的重要特征。 数字双胞胎是物理空间中对象虚拟空间中的数字模型，该模型通过传感器随时取得实际物体的数据，随之进化、成熟、老化。 利用这个模型，人们可以进行物理对象的分解、预测、诊断或训练，进行优化和决定。 这个数字模型就像是实物孪生兄弟，起了名字。 一颗螺丝那么小，小到一个城市，物理世界中的任何东西都可以有数字双胞胎的模型。

数字双胞胎不是新技术而是建模仿真技术在制造行业中的新的迅速发展之一。 与常规建模仿真相比，数字孪生模型是数字化和动态的，数字模型总是与其物理对象一致。 数字双胞胎这个术语最初应用于航空航天行业，通过在数字双胞胎模拟飞机上执行任务之前的虚拟飞行，分解和优化各参数。 此后，数字双胞胎受到工业界和学术界的关注。

目前，数字双子技术最应用于工业行业。 在虚拟空间中建立产品的数字双子模型，模拟产品设计、工艺优化，甚至工厂布局，实现资源调配、智能生产，提高生产效率。 德国西门子企业推出了比较完善的公司数字双胞胎系统，利用数字双胞胎技术建设了虚拟工厂、数字工厂。 美国通用电气企业在其工业网络平台predix上利用数字双子技术，对飞机发动机进行实时监视、故障检测和预测性维护。 美国特斯拉企业在其生产的车辆上配备了数字双子模型，用传感器接收数据，实时更新程序。 据估计，到2021年，世界50%的大工业公司将采用数字双子技术，效率将提高10%。

数字双胞胎将是数字变革的重要副本。 结合物网络、5g、大数据、云计算、虚拟现实等技术，数字双胞胎的应用空间正在扩大。 数字双子技术可以给医疗和患者的护理带来革命性的变化。 患者安装植入传感器，生成利用人工智能进行实时监测的数字双胎模型，其生命体征变化忠实地反映在模型中。 医生经常监测病情进展，在第一时间发现问题，用数字孪生模型进行实验，得到最佳的治疗方案。 数字双胞胎技术还可以大大缩短从新药开发到上市的时间。 另外，城市管理、智慧农业、教育训练等都是数字双胞胎技术的重要应用行业。

但是，数字双子技术的迅速发展也面临着很多挑战。 其中最重要的是保证建立的数字模型的可靠性。 建立良好的数字模型，最大限度地反映物理对象的特征仍然很重要。 现在，数字双胞胎在很多场景中只能作为决策支持和参考。

(作者是北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院教授，国际建模仿真学会前主席)

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