什么是数字孪生？
按照美国的航空航天局（NASA）给出的最权威解释，数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。说的通俗些，数字孪生就是将现实世界的物理体或者系统以及流程等复制到虚拟空间，生成一个“克隆体”，二者最终组成一个“数字双胞胎”。
简单来说，数字孪生就是以一个设备或系统为基础，来形成一个数字化的“克隆体”。而这个“克隆体”也被称为是“数字孪生体”。相对于现阶段被广泛应用的设计图纸而言，数字孪生体最大的特点在于它是会“动”的，即数字孪生体是对实体对象的动态仿真。这样的好处就是如果需要对设备或系统进行设计改动，工程师们就可以先在“克隆体”上进行实验，从而在很大程度上提高了效率，也降低了成本。
数字孪生与仿真的联系与区别
仿真是一种用来模拟现实世界的技术，是将含有完整机理和确定性规律的模型转化成软件，从而实现对现实世界的模拟技术。现阶段，建模是将我们对现实世界存在问题的理解进行模型化，而仿真就是用来验证建立的模型是否具有有效性和正确性。因此，数字化模型的仿真技术是创建和运行数字孪生体、保证数字孪生体与对应物理实体实现有效闭环的核心技术。
在数字孪生体的成熟度的每个阶段，仿真都在扮演着不可或缺的角色。但同时二者之间也存在着一些区别。如表1所示，传统的仿真技术是作为一个独立单元存在的，而数字孪生技术则是贯穿产品的设计、制造、运营维护环节，是集成而非孤立的。同时，仿真关注的是所建模型的保真度，而数字孪生更多关注的是产品在动态中的变化关系。
数字孪生技术在智能制造中的应用
数字孪生技术已成为促进智能制造与信息集成的重要途径，并已逐渐渗透到产品生命周期的所有环节，即产品设计、生产、制造、运行和维护等。对于产品而言，这一技术可帮助大幅度提高其设计质量、生产效率等。
数字孪生技术在产品设计中的应用
产品设计是产品全生命周期中的重要环节，也是数字孪生技术应用于智能制造中的第一步。目前，企业追求大规模、个性化的产品设计目标。而传统设计方法因其存在需求不精准、设计协作难、试验周期长等问题逐渐被淘汰。因此，近年来，数字孪生技术逐渐受到关注。数字孪生技术可帮助设计人员比较虚拟产品在不同环境下的性能，从而最大程度地降低生产产品的实际行为与期望实际值之间的不一致性。
数字孪生技术在工业生产中的应用
工业生产过程是非常复杂的系统工程。数字孪生技术可以将物理世界中的物理设备与信息世界中的虚拟设备连接起来，虚拟设备可以实时反映物理设备的生产情况，并控制实际生产过程，从而增加了生产系统的灵活性，提高了生产效率和产品质量，减少了能源消耗和材料消耗。
数字孪生技术在制造服务中的应用
在产品生产过程中，将生成大量的多源和异构数据。数字孪生技术可以对其进行实时分析和处理，以获得更全面、更有价值的信息，并为生产设备提供故障预测和健康管理服务。同时，它能为员工提供技术指导和管理决策服务。
