如何正確理解數(shù)字孿生？

　　中國工程院李培根院士認(rèn)為，數(shù)字孿生的關(guān)鍵在于和物理生命體的“共生”，所謂共生就是全生命周期，數(shù)字孿生體是和物理實體應(yīng)聯(lián)系在一起。數(shù)字孿生體是描述物理對象在其全生命周期中與其系統(tǒng)動態(tài)過程“共生”的數(shù)字化模型。數(shù)字孿生模型的信息包括幾何、物理、環(huán)境、過程。

　　筆者認(rèn)為，數(shù)字孿生是一個伴隨著多種技術(shù)不斷發(fā)展的，一個長期的、綜合的、動態(tài)的、不斷進(jìn)化的過程。鑒于當(dāng)下人們對于數(shù)字孿生還存在一些模糊認(rèn)識，甚至誤解，因而有必要重新認(rèn)識數(shù)字孿生：

　　1、數(shù)字孿生不只是幾何的，更是物理的。雖然數(shù)字孿生體包含對象的幾何信息，但真正顯示數(shù)字孿生意義的是其物理信息，如產(chǎn)品在運行過程中的狀態(tài)，物理過程的仿真等。

　　2、數(shù)字孿生不只是靜態(tài)的，更是動態(tài)的。數(shù)字孿生的意義本來就不是基于處理靜態(tài)問題。產(chǎn)品的運行過程都是動態(tài)的，只有在對動態(tài)問題更深刻認(rèn)識并施于相應(yīng)控制，這才是數(shù)字孿生z重要的意義所在。

　　3、數(shù)字孿生不僅是對象的，更是環(huán)境的、系統(tǒng)的。很多人尚未意識到，數(shù)字孿生技術(shù)可以仿真人在實際問題中感知不到的某些環(huán)境。

　　4、數(shù)字孿生不只是針對產(chǎn)品，還有針對使用者的。例如，除了汽車的數(shù)字孿生模型，還需建立駕駛者數(shù)字孿生模型，以便在困難情況下基于特定的駕駛者行為反應(yīng)，能使駕車效果進(jìn)一步微調(diào)。

　　5、數(shù)字孿生數(shù)據(jù)不只是產(chǎn)生在設(shè)計中，且產(chǎn)生在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)。孿生數(shù)據(jù)不僅產(chǎn)生于產(chǎn)品的設(shè)計，而且在產(chǎn)品的制造、運行、維護(hù)等全生命周期過程中，都不斷地產(chǎn)生孿生數(shù)據(jù)。

　　6、一個物理實體不是僅對應(yīng)一個數(shù)字孿生體，可能需要多個從不同側(cè)面或視角描述的數(shù)字孿生體。例如，一臺機(jī)床加工時的振動變形情況、熱變形情況、刀具與工件相互作用的情況，需要不同的數(shù)字孿生模型進(jìn)行描述。

　　7、不同的建模者從某一個特定視角描述一個物理實體的數(shù)字孿生模型似乎應(yīng)該是一樣的，但實際上可能有很大差異。一個物理實體可能對應(yīng)多個數(shù)字孿生體。差異不僅是模型的表達(dá)形式，更重要的是孿生數(shù)據(jù)的粒度。

　　8、數(shù)字孿生的關(guān)鍵不僅在于孿生數(shù)據(jù)的粒度，更在于孿生數(shù)據(jù)的特別關(guān)聯(lián)。請注意，這里不只是滿足于收集的數(shù)據(jù)更多更細(xì)，而且要把這些數(shù)據(jù)融合起來解決問題。這里融合是關(guān)鍵，意指數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)之間缺乏關(guān)聯(lián)，再多再細(xì)亦枉然。

　　9、數(shù)字孿生尚無固定的技術(shù)體系、模式和方法。到目前為止，數(shù)字孿生體的構(gòu)造方式五花八門。反映物理實體的各種數(shù)字模型似乎均可視為數(shù)字孿生模型。盡管如此，未來關(guān)于數(shù)字孿生建模的規(guī)律與方法還需眾多的實踐者去完善和豐富。

　　10、數(shù)字孿生體不能只是物理實體的鏡像，而是與物理實體共生。在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)階段，數(shù)字孿生體是物理實體在“孕育”階段的“胚胎”。在物理實體系統(tǒng)的運行過程中，各種過程數(shù)據(jù)又不斷地豐富數(shù)字孿生模型。在產(chǎn)品運行過程中，孿生模型對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析或仿真而獲得的衍生數(shù)據(jù)反過來又能夠優(yōu)化控制產(chǎn)品的運行。所以“共生”發(fā)生在產(chǎn)品的全生命周期。

　　11、數(shù)字孿生不能只是物理實體的數(shù)字表達(dá)，它應(yīng)該是“物理生命體”的數(shù)字化描述。“物理生命體”是指“孕育”過程（即實體的設(shè)計開發(fā)過程）和服役過程（運行、使用）中的物理實體（如產(chǎn)品或裝備）。數(shù)字孿生體是“物理生命體”在其服役和孕育過程中的數(shù)字化模型。

　　12、數(shù)字孿生模型應(yīng)該先于實物對象產(chǎn)生。這是由于在工業(yè)上，研發(fā)設(shè)計階段的模型構(gòu)建是產(chǎn)品全生命周期的起點，目的在于生產(chǎn)出與模型一致的物理產(chǎn)品，要求先有數(shù)字模型后有物理實體。

　　13、數(shù)字孿生不僅是可視化。可視化只是數(shù)字孿生的呈現(xiàn)，z終還要看數(shù)字孿生的真正用途，例如通過對數(shù)字孿生模型進(jìn)行模擬、預(yù)測，實現(xiàn)物理實體的運作和優(yōu)化等。

　　總之，數(shù)字孿生并不是一種單元的數(shù)字化技術(shù)，而是在多種使能技術(shù)迅速發(fā)展和交叉融合基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建物理實體所對應(yīng)的數(shù)字孿生模型，并對數(shù)字孿生模型進(jìn)行可視化、調(diào)試、體驗、分析與優(yōu)化，從而提升物理實體性能和運行績效的綜合性技術(shù)策略，是企業(yè)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心戰(zhàn)略舉措之一。