数字孪生是充分利用物理模型、传感器、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。数字孪生是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。 数字孪生是个普遍适应的理论技术体系,可以在众多领域应用,在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。在国内应用深入的是工程建设领域,关注度高、研究热的是智能制造领域。数字孪生电网调度系统在南方多省份完成阶段性验收。扬州园区招商数字孪生共同合作

数字孪生指将物理实体镜像映射到虚拟空间,生成一个“数字双胞胎”,在虚拟空间中的克隆体可以通过物联网实现数据实时双向互联互通,从而反映对应物理实体的全生命周期过程,在整合底层数据信息的基础上进行仿真预测,为优化决策赋能。数字孪生通过构建数字孪生体并对其全生命周期进行模拟分析,为优化决策提供依据,这需要数据能力与建模能力作为底层支持。数字孪生通过传感器等媒介,采集人、物等物理实体的数据,通过物联网技术传输实时状态数据,在内部进行数据标记与管理,构成底层数据池。具有底层数据做支撑后,数字孪生将基于现实世界建模,构建一个与现实世界基本致的数字世界,再通过仿真等技术模拟物理世界的规律,实现状态预测、问题诊断等功能,反馈现实世界决策。工业园区元宇宙数字孪生应用领域智慧城市数字孪生平台新增空气质量模拟模块,助力环保决策。

医疗数字孪生技术正在重塑个性化诊疗模式。梅奥诊所开发的心脏病人数字孪生系统,通过可穿戴设备采集ECG、血氧数据,结合患者CT影像构建个体化血流动力学模型,使心律失常治疗方案匹配准确率提升至89%。强生公司推出的膝关节置换手术模拟器,允许医生在虚拟环境中测试不同假体尺寸的应力分布,将术后并发症发生率降低12%。值得关注的是伦理风险问题,世界医学协会《数字孪生医疗应用指南》特别强调,必须建立生物特征数据的脱M机制和患者知情同意制度。
云计算与边缘计算为数字孪生提供了强大的计算和存储支持,以及实时交互能力。云计算可以实现大规模的数据存储和计算,满足数字孪生对数据处理和分析的需求。边缘计算则可以在靠近物理实体的地方进行数据处理和分析,减少数据传输延迟,提高数字孪生的实时性。例如在智能交通中,边缘计算可以实时处理交通摄像头采集到的图像数据,进行车辆识别、流量统计等,为交通管理提供及时的决策支持。
数字孪生可以优化生产线,减少设备停机时间。例如宝马集团用数字孪生优化生产线,将设备停机时间减少 50%。富士康 “黑灯工厂” 通过虚拟调试缩短 60% 设备部署周期。数字孪生还可以实现数字线程,打通设计 - 生产 - 运维全流程,并且结合 AR 实现远程设备维护,如 PTC 的 Vuforia 平台。 动态数据接口应支持至少10种工业通信协议,包括OPC UA、MQTT等主流标准。

数字孪生标准化主要涉及以下几个方面的内容:术语和定义:明确数字孪生的基本概念、术语和定义,为标准的制定和应用提供基础67。参考架构:定义数字孪生的参考架构,明确各组成部分的功能和接口,为系统的设计和实现提供指导67。数据标准:制定数字孪生数据的分类、表示、存储和交换标准,确保数据的一致性和互操作性67。模型标准:制定数字孪生模型的构建、验证、更新和管理标准,确保模型的准确性和可靠性67。接口标准:制定数字孪生系统与外部系统的接口标准,确保系统之间的互操作性和集成性67。安全标准:制定数字孪生系统的安全标准,包括数据安全、网络安全、应用安全等方面的要求67。评估标准:制定数字孪生系统的评估标准,包括功能评估、性能评估、安全评估等方面的方法和指标68。建筑行业运用数字孪生技术后,设计方案修改次数减少45%。南通科技数字孪生24小时服务
零售业通过构建消费场景数字孪生,可动态分析用户行为并优化供应链与库存管理。扬州园区招商数字孪生共同合作
数智孪生能够通过实时传感器数据(IoT)和先进的3D建模技术,精确镜像物理实体的状态与行为。不同于传统的静态数字化系统,数智孪生实现了动态的、高精度的物理世界虚拟映射。 它能够持续监测机械设备的运行状态,根据数据实时更新虚拟模型,确保信息与物理实体同步。虚实映射,智造未来-数字孪生赋能智能制造新范式此外,通过支持多物理场耦合仿真(如机械应力、热力学、电磁场),孪生系统可以帮助企业精确预测设备在极端条件下的响应行为。例如航空航天领域利用多场耦合进行材料分析,提高零件耐久性能。扬州园区招商数字孪生共同合作