到了年底，網上又颳起了一股懷舊風。這兩天，「本人三年間的變化」的話題在微博上火了。
三年時間，說長不長，說短不短。
有人年齡增長了，頭髮卻變少了。
有人從一個人變成了兩個人甚至三個人，也有人繼續從一而終。
有人開始養生了，繼續忙著減肥了，也有人「橫向發展」了。
而這三年間，5G、AI、雲計算、大數據等新興科技技術也發生了巨大的變化。新一代信息技術（5G、雲計算、物聯網、大數據等）的發展促使智能製造正成為全球製造業轉型升級的焦點。
如何實現製造物理世界與信息世界的交互融合是當前國內外實踐智能製造理念和目標所面臨的核心瓶頸之一。
數字孿生（digital twin）以數字化方式創建物理實體的虛擬模型，藉助數據模擬物理實體在現實環境中的行為，通過虛實交互反饋、數據融合分析、決策迭代優化等手段，為物理實體增加或擴展新的能力。數字孿生是一種充分利用模型、數據、智能並集成多學科技術，面向產品全生命週期，發揮著物理世界和信息世界的橋樑與紐帶作用。
早在2017年，為了構建具有顛覆性創新能力的工業互聯網體系，工業4.0研究院啟動了數字孿生體研究中心（DTRC，Digital Twin Research Center）建設任務。
數字孿生即數字形式的雙胞胎。“數字孿生體中一個是存在於現實世界的實體，小到零件，大到建築，簡單如螺絲，複雜如人體組織結構；而另一個則只存在虛擬和數字世界中，是利用數字技術鏡像而成的與現實世界對稱的孿生體。
利用數字孿生技術產生的汽車3D模型↑
當然，數字孿生也不單單只是複製，所謂數字孿生體不僅是對現實實體的虛擬再現，還是對模擬對象在現實環境中的行為的再現。
所以可以說，數字孿生是將物理對象以數字化方式在虛擬空間呈現，模擬其在現實環境中的行為特徵。
數字孿生有何好處？
數字孿生不僅僅是複製，數字孿生概念，究竟有什麼好處？
數字孿生技術可以通過設計、IoT、虛擬現實等數字化手段，把物理設備的各種屬性映射到虛擬空間中，從而形成可拆解、可刪除、可複製、可修改、還可重複操作的數字化鏡像。這樣做能很大程度上加速操作人員對物理實體的瞭解，激發模擬仿真、批量複製、虛擬裝配等設計活動。
但在過去，沒有數字化模型幫助，製造一件產品需經歷很多次修改設計。
自從有了孿生數字技術，採用了數字化模型的設計技術以後，就能夠在虛擬的三維數字空間輕鬆地修改產品的每一處尺寸和裝配關係，這使得幾何結構的驗證和裝配可行性的驗證工作變得簡單易操作，
這種技術大幅度減少了更新換代過程中物理樣機的製造次數、時間，同時降低了成本。除此之外，這項技術還能通過採集有限的物理傳感器指標直接數據，藉助數據信息庫，通過機器的學習推測出部分原本無法直接測量的指標。從而得到實現對當前狀態的評估和對過去發生問題的診斷分析，還能對未來趨勢的預測分析，並給予分析的結果，模擬各種的可能性，為用戶提供更全面的決策支持。
數字孿生，5G時代黑科技
1. 數字孿生，5G應用落地強風口
數字孿生是5G物聯網時代的一個重要場景應用。
- eMBB（高帶寬），能全面提升網絡速度，增強網絡體驗；
- mMTC（大聯接）鏈接更多的智能終端，從而實現萬物互聯；
- URLLC高可靠&低延遲）則因它的高可靠性和低延時性，應用在精度要求高的行業，如自動駕駛、移動醫療等。
海量應用場景和模式都是在這三者的基礎上衍生得到的。數字孿生技術就是在上述應用場景之下衍生出來的。
數字孿生技術多用於工業製造，汽車、電子製造領域尤其應用的多。儘管催動工業互聯網走向完善的關鍵技術不止一個，但最能體現工業互聯網“助燃劑”5G拉動作用的就是數字孿生的技術。
數字孿生將不可或缺。工業物聯網未來最核心的應用基礎是數據，不管是在生產線上的工業設備，或是是城市裡的垃圾箱、電燈杆，都要採集出來並映射到數字世界。
2. 數字孿生大幅提升製造業效能
主要有以下兩種：
① 推進設計與製造高效協同。在數字孿生體中，將所需要製造的產品、方式、資源以及地點等各個方面可以進行系統的規劃，相互關聯，實現設計人員和製造人員的配合。一旦在設計或製造上有變動，就只需要在數字孿生體中輕鬆的地更新制造過程，將各項任務完成的時間、工序整合起來分析和規劃，直到總結出滿意製造過程方案。
② 確保準確執行設計和製造。在數字孿生體中對不同的生產策略進行模擬仿真和評估，結合大數據分析和統計學技術，快速找出有空檔時間的工序。調整策略後再模擬仿造整個生產系統的績效，從而優化實現所有資源利用率的最大化，確保所有工序上的所有人都盡其所能，實現盈利能力的最大化。
比如，數字孿生技術在製造業的典型應用——數字孿生車間，它是突破製造的物理世界和信息世界之間的交互與共融瓶頸的典型實例。數字孿生車間主要組成部分是物理車間、虛擬車間、車間服務系統、車間孿生數據四部分。其中：
物理車間是客觀存在的實體的集合，接收WSS下達的生產任務隨後嚴格按照虛擬車間仿真優化後的預定義的生產指令，執行生產活動並完成生產任務；
虛擬車間是，主要負責對生產計劃／活動進行仿真、評估及優化，並對生產過程進行實時監測、預測與調控等，是物理車間的忠實的、完全數字化鏡像；
WSS即數據驅動的各類服務系統功能的集合/總稱，它主要負責在車間孿生數據驅動下對車間智能化管控提供系統支持和服務，比如對生產計劃/活動、生產要素、生產過程等的管控與優化服務等；
物理車間、虛擬車間和WSS相關的數據以及三者數據融合後產生的衍生數據的集合，是物理車間、虛擬車間和WSS運行及交互的驅動。
3. 數字孿生技術應用場景暢想
數字孿生技術的應用場景十分龐大，未來它也將會在多個方面改變我們的工作和生活。
應用場景涉及各個方面：
- 智慧城市管理
數字孿生技術應用到智慧城市管理，讓城市更安全。
街道、社區、娛樂、商業，甚至是電力線、變電站、汙水系統、供水排水系統等，都可以有數字孿生體，從而我們可以更輕鬆便捷地監控管理城市的每個地方。
- 工業設備監控
用孿生數字技術複製工廠中的各個設備信息、狀態等。
我們可以利用數字孿生設備瞭解設備內部的運行機制。當數字模型和實體設備一起使用，從而得到設備的運行數據，提高故障預判和維修效率。
- 健康管理
通過醫療檢測、掃描儀器、可穿戴設備來複制個人的數字孿生體。我們可以得到個人的數字孿生體每一部位的運動變化數據，從而更加有效地管理個人健康，這比智能手環更智能。
- 大腦活動的監控與管理
由於人的大腦非常複雜，其的活動更不容易追蹤研究。大腦的思考方式、運動感知功能都是科研人員研究的重難點。若將數字孿生技術用在大腦的研究上，將來可以幫助治療腦部疾病患者。
當前，人工智能、大數據和工業互聯網等技術迅猛發展，未來必將是數字的時代，數字孿生也將完全改變我們發現、認知和改造世界的方式。
數字孿生作為一種前沿技術，以仿真技術為基礎，在智能製造、智慧城市建設等方面都將發揮重大推動作用。
同時，數字孿生是5G賦能產業鏈上的重要一環。數字孿生作為5G衍生應用，加速了物聯網設備數字化和物聯網的成型，5G時代數字孿生不可或缺。
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