中移研究院：数字孪生概述

SDI精品解读系列9-1

《数字孪生技术应用白皮书》报告。

关于报关

该报告是由中国移动研究院、中移物联网、华龙讯达与51WORLD联合出品，聚焦数字孪生关键技术和行业应用发展，梳理数字孪生整体发展情况，深入分析技术体系和典型垂直行业应用场景，为产业界在规划实施数字孪生相关应用时提供参考借鉴。SDI将持续对该报告进行摘要分享，供您参阅。

一、数字孪生内涵与发展历程

数字孪生是一种数字化理念和技术手段，它以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程，最终形成智能决策的优化闭环。

数字孪生的概念始于航天军工领域，经历了“技术探索、概念提出、应用萌芽、行业渗透”四个发展阶段。

图1-1 数字孪生发展历程沿革

二、数字孪生典型特征与概念辨析

数字孪生具有典型的跨技术领域、跨系统集成、跨行业融合的特点，涉及的技术范畴广，与既有的数字化技术相比，数字孪生具有四个典型的技术特征：

1、虚实映射。数字孪生技术要求在数字空间构建物理对象的数字化表示，现实世界中的物理对象和数字空间中的孪生体能够实现双向映射、数据连接和状态交互。

2、实时同步。基于实时传感等多元数据的获取，孪生体可全面、精准、动态反映物理对象的状态变化，包括外观、性能、位置、异常等。

3、共生演进。数字孪生所实现的映射和同步状态应覆盖孪生对象从设计、生产、运营到报废的全生命周期，孪生体应随孪生对象生命周期进程而不断演进更新。

4、闭环优化。建立孪生体的最终目的，是通过描述物理实体内在机理，分析规律、洞察趋势，基于分析与仿真对物理世界形成优化指令或策略，实现对物理实体决策优化功能的闭环。

数字孪生与一些技术概念有很强的关联性，但又不完全相同：

一是仿真技术。仿真是一种基于确定性规律和完整机理模型以离线的方式来模拟物理世界的软件方法，是数字孪生的核心技术之一，但不是全部。主要是用于研发、设计阶段，通常不搭载分析优化功能，不具备数字孪生的实时同步、闭环优化等特征。

二是资产管理壳（AAS）。AAS 的本质是基于德国工业4.0 体系搭建的一套描述语言和建模工具，旨在提升生产资料之间的互联互通和互操作性。AAS 是支撑数字孪生的基础技术之一，数字孪生与 AAS 在一定程度上代表了美国和德国工业数字化转型的不同理念。

三是数字线程（Digital Thread）。数字线程发源并广泛应用于航空航天业，是覆盖复杂产品全生命周期的数据流，集成并驱动以统一模型为核心的产品设计、制造和运营。数字线程是实现数字孪生多类模型数据融合的重要技术。

三、数字孪生发展现状

A、从政策层面来看，数字孪生成为各国推进经济社会数字化进程的重要抓手；

B、从行业应用层面来看，数字孪生成为垂直行业数字化转型的重要使能技术；

C、从市场前景层面来看，数字孪生是热度最高的数字化技术之一，存在巨大的发展空间；

D、从企业主体层面来看，数字孪生被纳入众多科技企业战略大方向，成为数字领域技术和市场竞争主航道；

E、从标准化层面来看，数字孪生标准体系初步建立，关键领域标准制修订进入快车道。