数字孪生（Digital Twin，DT）是一种超现实的概念，

其又被人命名为数字镜像或者数字化映射。

数字孪生简言之就是根据某个设备或系统的“物理实体”，

在虚拟世界中创造出一个与之完全相同的数字版的“虚拟模型”，

如同在与物理世界平行的数字世界中创造某个物体的“双胞胎兄弟”一样。

创造出的“双胞胎兄弟”会做出与真实的物体一致的动作和反应，甚至可以在真实的物体运动的基础上尝试多种可能。

数字孪生是一个结合多个学科、在多个维度进行仿真的过程，

在这个仿真过程中充分发挥诸如物理模型、传感器、运行历史等数据的作用。

简言之，数字孪生体是物理实体产品在虚拟空间内的镜像，

并且反映出对应的物理实体产品的整个生命周期过程。




数字孪生五维模型各维度的具体含义如下所示：

物理实体是数字孪生模型的基础，是物理世界中一个客观存在的对象。

物理实体主要包括一些具有不同功能的系统模块，

这些模块共同支持设备和传感器的操作以收集设备产生的数据、传感器产生的数据以及环境数据。

在搭建虚拟实体前需要对物理实体进行分析，对物理实体的准确分析和有效拆解是快速准确搭建数字孪生模型的必要前提。

虚拟实体是对物理世界中的实体的数字化映射。

虚拟实体由几何模型、物理模型、行为和规则组合而成。

几何模型在形状、尺寸、位置和装配关系等方面对虚拟实体进行刻画，使虚拟实体在视觉感官方面与物理实体具有较好的空间一致性。

物理模型的概念是在几何模型层次的基础上添加的物理属性和约束等。

行为要素是指在物理实体中存在的环境影响因素以及正常的操作等。

规则要素是物理实体中存在的规律规则，需要人为总结或者通过某些方法总结得出。




连接是实现孪生数据、服务、物理实体和虚拟实体部分彼此互联互通的关键所在，

可靠的连接可以保证物理实体和虚拟模型之间的一致性。

数据是建立连接的桥梁，通过数据的传递，可以实现真实模型与虚拟模型之间的连接、

孪生数据与物理实体的连接、

孪生数据与虚拟实体的连接、

服务与虚拟实体的连接。

通过OPC UA之类的通信协议完成数据的实时传递，可以实现物理实体与虚拟实体之间的连接和通讯。

孪生数据是数字孪生模型的驱动因子。

孪生数据的来源包括能够反应物理实体运行状况和实时性能的数据，

虚拟实体中几何模型、物理模型、行为和规则要素相关数据，

用于提供系统服务的相关数据，

专家知识、行业标准、规则约束等规则类型的数据以及物理实体、虚拟实体、服务和连接融合衍生出来的数据。

服务是对数字孪生应用过程中各类数据和信息的封装，服务分为功能性服务和业务性服务。

功能性服务包括虚拟建模服务、

数据连接服务等抽象的服务。

业务性服务主要就是和系统功能相关的服务，比如，数据分析和监控功能，模型展示等功能。

数字孪生的应用场景

-故障诊断、故障检测

-智慧医疗、健康服务

-产品研发、改善原型

-智慧城市、管理建设

-除上述应用场景外，数字孪生技术还在天然气能源、建筑行业以及农业监测等行业均有应用前景，如远程监测石油探勘，追踪和监测粮食和动物的状态和健康，评估房屋质量等方面。
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