数字孪生（Digital Twin）的技术本质是面向物理空间的实体对象，在数字化空间中建立对应的孪生体模型，孪生体模型对实体对象在几何形状、物理属性、行为响应、规律规则等方面进行映射和写实；通过在数字化空间中对孪生体状态和行为的推演，预测物理空间中实体对象的状态和行为，从而实现在数字化空间中对物理对象进行监控、评估、诊断和优化。
作为第四代数字化技术，数字孪生技术在航空航天、建筑行业、核工业、医疗行业等领域已有大量的优良实践。
达索公司以飞机雷达为例验证了通过3DE体验平台与产品的数字孪生互动。建筑行业的学者基于建筑信息模型（BIM），研究了建筑行业的数字孪生应用。
核工业的学者将数字孪生技术从BIM应用到核能设施的维护。医疗行业的学者参考数字孪生思想，通过构建“虚拟胎儿”预测未出生婴儿的家族遗传疾病。
在船舶工业和航运行业，数字孪生技术也已有了部分探索和实践。
江南造船（集团）有限责任公司
基于“单一数字模型”核心理念，运用三维体验平台进行数字化设计和VR建造模拟，建立船舶几何孪生体，提前进行空间可达性、设备可操作性和可维护性评估。
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中国船级社
通过对实体船舶设备与虚拟船舶设备的实时信息交互与双向真实映射，实现物理船舶设备、虚拟船舶设备以及全生命周期、全要素、全业务数据的集成和融合，从而提供基于数字孪生的船舶设备性能评估及检验。
挪威船级社
根据真实遭遇的波浪环境和位置数据，在营运阶段监测关键结构部件的应力应变状态，结合设计阶段建立的船体结构计算模型，驱动分析船舶总体或局部的结构部件损伤。
数字孪生技术在船舶与航运行业中的应用大体可以分为三个阶段：
1
数字映射
体现在对船舶建立几何孪生体，以及一定程度的数据可视化；用于协同船舶的设计和建造，并对营运数据进行直观展示。
2
仿真模拟
指通过建立设备级或简单系统的孪生模型，形成对船舶系统的局部描述；用于实时监测难以直接测量的设备系统运行状态信息，以及设备系统运行或故障模态的仿真反演。
3
推演预测
指通过集成和协同设备系统孪生模型，形成对船舶运行状态的完整描述；用于对船舶的运动行为、状态等综合信息进行预测，从而实现对船舶决策控制算法的开发、调试、验证。
在船舶工业与航运行业中，目前数字孪生的应用主要体现在数字映射和仿真模拟阶段。
智能船舶向数字化和自主化发展的道路存在许多挑战。数字孪生技术也许正是应对这些挑战的技术手段之一。数字孪生技术的应用基础是准确的数字孪生模型，依赖于稳定且可信的数据。目前船舶数据的获取已有成熟的技术积累和行业共识，为孪生技术应用提供有力支撑。
数字孪生是通用技术，但在船舶工业和航运行业应用时，应清醒地认识到行业应用的难点，而非过多关注概念的套用。面向智能船舶实际需求场景，积极探索数字孪生技术的有效应用，有助于寻找到解决问题的方法和手段。
参考文献
[1]蔡笑驰,姚怡芝,李鑫.数字孪生技术在船舶全生命周期的应用架构[J].船舶设计通讯,2019,No.157(02):31-36.
上海船舶研究设计院蔡笑驰
