过去6年多的数字化繁荣带来了一些真正令人兴奋的新技术概念。“数字孪生”就是这样一种概念，引起了广泛的兴趣，根据Google搜索统计，它甚至在诸如“工业物联网”或“物联网平台”之类的被广泛搜索的主题中甚至超过了一般搜索兴趣。
什么是数字孪生？
数字双胞胎已经存在许多定义，但是没有公认的定义。
例如，西门子将Digital Twins定义为“一种物理产品或过程的虚拟表示形式，用于理解和预测物理对手的性能特征”。
Dassault Systems的观点更为narrow，并将Digital Twin技术定义为“所生产产品的虚拟表示”。
IBM将范围限制为实时数据，并将其定义为“物理对象或系统在其整个生命周期中的虚拟表示，使用实时数据实现理解，学习和推理。”
大多数定义中的共同点是“数字孪生”是“物理系统属性和/或行为的数字抽象或表示”。
数字孪生技术的250个分类
可以将数字双胞胎分为3个主要维度：
Digital Twin应用于的层次级别（已识别6个级别）
使用Digital Twin的生命周期阶段（确定了6个阶段）
Digital Twin的用途（确定了7种最常见的用途）
6个级别，6个阶段和7个最常用的用途（6x6x7 = 252）有252种潜在组合，所有这些组合都描述了Digital Twin的不同分类。
最终的数字孪生立方体 解释了为什么用于“设计阶段的产品仿真”的数字副本与“制造过程中的工艺参数预测”完全不同的原因。两者都称为Digital Twin，但只有有限的重叠。
应该注意的是，可以增加第四个维度来描述数字孪生用例中使用的数据类型。一个人可以利用实时数据，历史数据或简单地测试数据。为了简单起见，这没有可视化。
数字孪生技术的3个维度
维度1：层次级别
数字孪生有6个层次级别。
信息性：信息的数字表示形式，例如数字格式的操作手册。
组件：物理对象的各个组件或部分的数字表示形式，例如，机械臂中螺栓或轴承的虚拟表示形式。
产品：组件/零件在产品级别协同工作时的互操作性的数字表示，例如旋转机械臂的虚拟表示。
流程：数字表示可用于操作和维护不同产品的整个团队，这些产品可以协同工作以在流程级别上获得结果，例如制造生产线流程的虚拟表示。
系统：将多个流程和工作流程结合在一起的数字表示，不仅限于物理对象，还可以在系统级别上优化操作，例如整个制造系统的虚拟表示。
多系统：作为一个统一实体一起工作的多个系统的数字表示，以数据驱动的方式（例如虚拟代表）实现前所未有的洞察，测试和监视关键业务指标。几个协同工作的系统，例如工业制造，供应链，交通控制，通信，HR等系统。
维度2：生命周期阶段
应用数字孪生系统有6个生命周期阶段。
设计：在设计阶段，收集需求并开发一个或多个设计（例如，针对组件，产品，过程或系统），显然可以实现所需的结果，例如，使用数字孪生子作为所有事物的来源可以建立虚拟表示的数据，例如对象属性和参数值。
构建：构建阶段采用前面概述的代码要求，并使用这些要求来构建实际的基于软件的数字孪生。此阶段还涵盖数据管理，配置设置，存储库管理和报告，例如使用数字孪生虚拟构建和仿真原型，而无需构建成本更高的物理对应物进行测试。
操作：操作阶段是实际用户在活动部署中开始使用在线数字双胞胎时。典型的操作任务包括远程提取传感器数据或协调设备，例如使用数字孪生从生产线中旋转的机械臂提取实时传感器数据或通过无线方式更新设备配置。
维护：维护阶段包括更改硬件，软件和文档以支持其运行效率。它包括进行更改以纠正问题，增强安全性或满足用户要求，例如使用数字孪生机执行常规维护任务，例如发送OTA更新以进行系统配置或网络安全。
优化：优化阶段需要使用现有功能信息和统计方法进行容差。这可以用来改善详细设计元素的开发，预测性能并优化操作，例如使用数字孪生来运行大量测试，这些测试可以产生有助于预测未来性能和故障的见识。
退役：退役阶段涉及从使用中移除数字孪生释放器。该活动也称为系统退役或系统停用，例如，使用数字孪生来远程停用不再使用的设备，然后停用相应的数字孪生。
维度3：最常见的用途
数字双胞胎有多种用途，这里重点介绍了7种最常见的用途：
数字化：任何数字化信息
可视化：物理对象的基本数字表示
模拟：环境中物理系统的模拟模型
仿真：具有真实软件的物理系统仿真模型
提取：物理到虚拟系统的实时数据流的提取模型
编排：用于虚拟控制/更新物理设备的编排模型
预测：用于预测物理系统未来行为的预测模型
分类的典型Digital Twin示例
尽管根据立方体模型在技术上有252种不同的数字双胞胎分类，但实际上并不是所有的同等分类都经常出现。我们对30多个Digital Twin案例研究的分析表明，以下3种是最常见的Digital Twin技术用途。
1.产品 x 设计 x 可视化：
公司通常在设计阶段使用Digital Twin技术对其产品进行可视化，以节省开发最佳设计的时间，并通过构建更少的物理原型来节省成本。例如，对新型自动包装机的虚拟机电设计模型进行可视化。
2.流程x构建x模拟：
许多公司使用Digital Twin技术在构建阶段模拟其过程，以便在将过程更新（或新过程）发布到生产中之前测试和验证所有集成产品是否按预期进行对齐和工作。例如，对电厂中正在推广的新流程的仿真。
3.多系统x优化x预测：
这些公司还经常使用Digital Twin技术在优化阶段预测多系统结果，以便基于微调和调整当前参数来预测性能改进。例如，医院中操作场景和工作流程的预测和优化。
数字孪生的252个形态，相似又有差别。
