什么是數字孿生？
按照美國的航空航天局（NASA）給出的最權威解釋，數字孿生是指充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數據，集成多學科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中對實體產品的鏡像，反映了相對應物理實體產品的全生命周期過程。說的通俗些，數字孿生就是將現實世界的物理體或者系統(tǒng)以及流程等復制到虛擬空間，生成一個“克隆體”，二者最終組成一個“數字雙胞胎”。
簡單來說，數字孿生就是以一個設備或系統(tǒng)為基礎，來形成一個數字化的“克隆體”。而這個“克隆體”也被稱為是“數字孿生體”。相對于現階段被廣泛應用的設計圖紙而言，數字孿生體最大的特點在于它是會“動”的，即數字孿生體是對實體對象的動態(tài)仿真。這樣的好處就是如果需要對設備或系統(tǒng)進行設計改動，工程師們就可以先在“克隆體”上進行實驗，從而在很大程度上提高了效率，也降低了成本。
數字孿生與仿真的聯(lián)系與區(qū)別
仿真是一種用來模擬現實世界的技術，是將含有完整機理和確定性規(guī)律的模型轉化成軟件，從而實現對現實世界的模擬技術。現階段，建模是將我們對現實世界存在問題的理解進行模型化，而仿真就是用來驗證建立的模型是否具有有效性和正確性。因此，數字化模型的仿真技術是創(chuàng)建和運行數字孿生體、保證數字孿生體與對應物理實體實現有效閉環(huán)的核心技術。
在數字孿生體的成熟度的每個階段，仿真都在扮演著不可或缺的角色。但同時二者之間也存在著一些區(qū)別。如表1所示，傳統(tǒng)的仿真技術是作為一個獨立單元存在的，而數字孿生技術則是貫穿產品的設計、制造、運營維護環(huán)節(jié)，是集成而非孤立的。同時，仿真關注的是所建模型的保真度，而數字孿生更多關注的是產品在動態(tài)中的變化關系。
數字孿生技術在智能制造中的應用
數字孿生技術已成為促進智能制造與信息集成的重要途徑，并已逐漸滲透到產品生命周期的所有環(huán)節(jié)，即產品設計、生產、制造、運行和維護等。對于產品而言，這一技術可幫助大幅度提高其設計質量、生產效率等。
數字孿生技術在產品設計中的應用
產品設計是產品全生命周期中的重要環(huán)節(jié)，也是數字孿生技術應用于智能制造中的第一步。目前，企業(yè)追求大規(guī)模、個性化的產品設計目標。而傳統(tǒng)設計方法因其存在需求不精準、設計協(xié)作難、試驗周期長等問題逐漸被淘汰。因此，近年來，數字孿生技術逐漸受到關注。數字孿生技術可幫助設計人員比較虛擬產品在不同環(huán)境下的性能，從而最大程度地降低生產產品的實際行為與期望實際值之間的不一致性。
數字孿生技術在工業(yè)生產中的應用
工業(yè)生產過程是非常復雜的系統(tǒng)工程。數字孿生技術可以將物理世界中的物理設備與信息世界中的虛擬設備連接起來，虛擬設備可以實時反映物理設備的生產情況，并控制實際生產過程，從而增加了生產系統(tǒng)的靈活性，提高了生產效率和產品質量，減少了能源消耗和材料消耗。
數字孿生技術在制造服務中的應用
在產品生產過程中，將生成大量的多源和異構數據。數字孿生技術可以對其進行實時分析和處理，以獲得更全面、更有價值的信息，并為生產設備提供故障預測和健康管理服務。同時，它能為員工提供技術指導和管理決策服務。
