多年来，LNS研究中心写了很多关于数字孪生的文章。我们仍然发现很多制造业的客户对数字孪生感到困惑，更不清楚如何实现并落地。对此，我们希望通过搭建一个简单的框架来帮助大家更好的认知与思考数字孪生，并明确以下三个最常见的问题。
首先，我们需要认识到数字孪生技术贯穿在产品生命周期中的不同阶段。通常，我喜欢将数字孪生分为两种基本类型：产前和产后。
产前数字孪生指：在原型或实际建造成本之前，在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。
简单而言，即在产品的设计阶段，通过数字孪生来模拟设计项目的预期性能，提高开发和生产的有效性和经济性。而该项目可以是一个产品，例如飞机、轮船、烤面包机，甚至是鞋子；可以是制造工业中的工厂、工艺或生产线，如汽车装配厂、食品生产线；同样也可以是工艺流程工业中的工厂、工艺或生产线，如化工厂或炼油厂。因此，关于产前数字孪生，我们也可解读为：设计中的数字仿真世界与被模拟的现实世界之间的交互连接。
在这一阶段，数字孪生可以在虚拟原型构建或者实际设计建造之前进行产品仿真设计，协助企业验证产品在真实环境中的性能，最终达到降本增效的最优效果。在实际操作中，PLM供应商可以通过使用CAD工具开发出满足技术规格的产品虚拟原型，利用包括人体工程学、热力学或物理模型等等，精确记录产品的各种物理参数，以可视化的方式实现对现实中产品1：1的模拟仿真与交互，从而实现提高设计的准确性。鉴于当前国际经济和政治趋势，LNS研究公司预计，数字孪生技术将在本轮商业周期中越发举足轻重。
通常，在产品生产之前，通过数字孪生的技术来模拟在不同产品、不同参数、不同外部条件下的生产过程，我们可以将其视为是一种数据的聚合过程，例如百万投诉中得到的商机、某产品功能的客户使用比、各项售后产生的成本等等，以帮助我们更直观了解在实际生产过程中（尤其是在产品质量和客户体验数据方面）各项数据与指标的变化，从而收集相关数据依据，实现对产能、效率以及可能出现的生产瓶颈等问题的提前预判。
产后数字孪生指：通过提升产品实际运行时间和性能，同时降低维护成本来降低与产品项目相关的成本。
换句话说，当工厂或产品进入运行阶段，采集产品运行阶段的环境和工作状态，例如特定的识别车辆、特定的炼油厂等相关的设备性能、维护和客户体验记录，并通过足够的数据收集，搭建一个后期的数字孪生，分析和优化来避免产品的故障，改善用户对产品的使用体验。
那么，什么是产后数字孪生？简单而言，就是对物理世界中的物体(产品或资产)，通过数字化手段来构建一个数字世界中1：1的虚拟实体，从而实现对特定项目的即时构建、维护、服务（逐渐扩大包括到社交媒体）和使用。
通常而言，产后数字孪生的使用是通过提升产品实际正常运行时间和性能来降低与产品项目相关的成本，特别是维护成本，例如：保持航班的更长飞行时间、确保化工厂的生产运行平稳。通过产后数字孪生的技术，我们希望洞察到产品使用情况以及实际功效，如对客户的产品质量和生产效率是否有所提升。因此，借助于工业物联网(IIoT)和大数据等技术，通过采集有限的物理传感器指标的直接数据，并借助大样本库，通过机器学习推测出一些原本无法直接测量的指标，从而获得更加全面、多维度的产品数据。我们认为，通过数字孪生采集出来的大量实时数据，有助于提升企业对于态势感知的能力，从而指导企业更好的去做相应的业务决策，比如更合理的检修时间……
总而言之，产后数字孪生需要收集来自丰富的实际数据来构建虚拟世界和物理世界之间的交互连接。
基于以上的概念框架，LNS研究公司指出，当前，需要我们解决有关数字孪生的最常见的三个问题分别是：
1、我需要购买与数字孪生相关的应用软件吗？
答案是“取决于实际项目”。即根据实际项目使用的场景来确定。
当前，数字孪生不仅有助于获取和交换以及更大范围的数据访问，而且还提供了开箱即用的完整方案。其中，PLM供应商，例如西门子、达索和PTC以直接或通过合作伙伴的方式提供数字孪生所需的设计和仿真解决方案；AVEVA、Hexagon和西门子/Bentley为工艺工厂（直接或通过合作伙伴）提供必要的、丰富的开箱即用的设计和仿真解决方案。但值得注意的是，这里所说的“丰富的”开箱即用，即指交付完整的数字孪生应用方案需要相当数量的供应商提供相关服务。事实上，早在“数字孪生”一词流行起来之前，数字孪生就已悄然出现在这些公司的产品策略。
LNS研究公司通过每年对超过100家供应商的市场调查，得出结论是，目前现成的、开箱即用的“产后”数字孪生应用软件技术还未成熟。一些专注于离散和流程方面的厂商都在通过开发、收购、生态合作等渠道，完善自己产品所必须的技术。对于流程制造商，我们建议将资产性能管理系统(尤其是那些使用工业数字化转型平台来驱动其解决方案开发或作为其产品核心的系统)视为与开箱即用的数字孪生应用软件最接近的产品。而对于离散制造商，公司可以通过查看工业数字化转型平台和工业数字化转型分析供应商来为这些解决方案提供关键技术。C3、Hitachi Vantara和Uptake，是少数一些拥有强大的后期数字孪生技术的工业数字化转型平台的供应商。
2、创建数字孪生是否需要3D技术吗？
同样，答案是，它取决于所应用的场景。
（1）3D是产前数字孪生的核心。举例说明：如果没有3D建模，就几乎不可能测试飞机的抗风性；如果没有深入了解加工厂的几何构造，也同样很难模拟加工厂的热力学模型。
（2）3D并不是产后数字孪生的基础。产前数字孪生的建成状态、维护状态、服务状态以及已使用的数据核心通常不是高度图形化的，因此与其考虑高度图形化的数据，不如考虑及时且广泛的大数据，诸如远程监控、远程操作中心和预测维护等其他产后数字孪生应用程序更多的是与数据息息相关，而不是3D模型。
但也有一种特殊情况—人机交互：当现实操作人员采用增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术，打造1:1高仿真建模效果可视化场景的时候，3D建模又是必不可少的。
在有些情况下，3D模型和数据结合分析，可以更好地监测、分析以及预测产品性能。例如，可以将工厂的3D模型与收集的腐蚀数据相结合，根据工厂易腐蚀结构位置以及天气对腐蚀速率的影响，分析可能导致建筑结构、绝缘材料和涂层材料的变化，提供预测维护工作的最佳时间点以及维护周期的参考依据，从而有效降低腐蚀事故的发生概率。
3、最重要的是，数字孪生有商业价值吗？
这是毋庸置疑的。很多工业企业与LNS研究公司共享了他们的数字孪生项目结果，并表示数字孪生在产前和产后都帮助他们获得了可观的回报。
（1）产前数字孪生，其潜在影响可能是具有变革性的商业价值。换句话说，产前数字孪生的应用给工业制造带来了举足轻重的影响，即使在停滞的市场中，也能更快速地将产品推向市场，获得深入的产品洞察力，从而提升制造商的竞争优势，这一点使得几乎所有的工业巨头趋之若鹜。(注：这种潜在的变革可能是LNS研究所认为PLM市场在最近几年变得更加活跃的原因)
（2）产后数字孪生，在传递商业价值方面也可能具有变革性。一方面，其提供当前资产准确的运行状况，可以帮助制造商评估、制定更有效的维护控制策略，改进优化运行性能，最大限度地减少运营成本；另一方面，对具体单位表现的详细了解可能会导致运营模式的变更，从而延长资产寿命和产出。总而言之，产后数字孪生对于资产密集型运营战略的调整起到很大的作用，洞察到的每一个微小的性能变化都有可能具有巨大的商业价值。
打通构成数字孪生的闭环
在工业制造中，依托工业互联网平台，数字孪生可帮助企业全面了解从产品的设计、开发，到生产、上市、直至被使用的全流程。LNS研究公司早期曾发表讲话：产前和产后数字孪生技术都提供了可观且切实的回报。目前我们必须要认识到，随着企业数字化进程加快，数字孪生与工业互联网的结合，将为制造业的提升带来更广阔的想象空间。
寄云科技数字孪生开发方案
寄云科技为工业企业构建”产后”数字孪生提供了基于数据智能的完整开发方案。一方面，寄云提供了丰富的工业数据采集和边缘计算能力，可以帮助企业实现大型设备实时状态的采集和状态监测；另一方面，针对大型关键设备的故障诊断和预测，寄云科技提供了丰富的故障库，以及基于机器学习的故障诊断、健康评估和寿命预测能力；同时，还可以提供便捷的工业数据建模工具以及工业可视化开发工具，实现对设备可靠性、生产性能和效率等关键指标进行深度分析和应用，实现更全面的数字孪生。此外，寄云科技还与安世亚太合作开发了将仿真模型和工业物联网进行融合的解决方案，能够基于物联网实时数据和仿真模型的实时计算，实现更全面的状态监测和关键指标的性能预测。
