何为数字孪生？这一文带你全面了解数字孪生！数字孪生是跨越其生命周期的对象或系统的虚拟表示，从实时数据更新，到使用仿真、机器学习和推理来帮助决策。
1991年，耶鲁大学计算机科学教授DavidGelernter首次提出了数字孪生的概念。然而，密歇根大学MichaelGrieves博士被认为是2002年首次将数字孪生概念应用于制造业，并正式宣布了数字孪生的软件概念。最终，美国国家航空航天局的技术专家JohnVickers在2010年引入了数字孪生这个术语。
数字孪生是一种虚拟模型，旨在准确反映物理对象。研究对象配备了与重要功能领域相关的各种传感器。这些传感器产生有关物理对象性能不同方面的数据，然后将该数据转发到处理系统并应用于数字副本。
一旦获得此类数据，虚拟模型可用于运行模拟、研究性能问题并带来可能的改进，所有这些都是为了产生有价值的见解，然后可以将其应用回原始物理对象。
根据产品放大倍数的不同，有多种类型的数字孪生，这对数字孪生最大的区别在于应用领域。以下通过数字孪生的类型来了解差异以及它们的应用方式。
1、组件孪生/零件孪生
组件孪生是数字孪生的基本单元，是功能组件的最小示例。零件孪生也大致相同，但属于不太重要的组件。
当两个或多个组件一起工作时，它们就形成了所谓的资产。资产孪生让人们可以研究这些组件的交互，创建大量可以处理的性能数据，然后转化为可操作的步骤。
3、系统孪生或单元孪生
下一级别的放大将涉及系统孪生或单元孪生，这使人们能够看到不同的资产如何组合在一起形成一个完整的功能系统。系统孪生提供有关资产交互的可见性，并可能建议性能增强。
过程孪生（放大的宏观层面）揭示了系统如何协同工作以创建整个设备设施。这些系统是否都同步以最高效率运行，或者一个系统的延迟会影响其他系统？流程孪生可以帮助确定最终影响整体效率的精确时序方案。
现实世界有多大，数字孪生的世界就有多大，甚至，更大。数字孪生现今还是个在发展早期的领域，我们在努力把过去十年积累的技术和经验，转化为能被更多人使用的能力和服务，应用在智慧城市多个方面。
而5G开启“万物互联”的时代，使得人类的连接技术到了前所未有的高度，在云和端之间建立更紧密的连接下，更多的数据将被采集并集中在一起。这些数据，可以帮助构建更强大的数字孪生体。
未来，希望能通过数字孪生，让所有人都更好更容易地认知、管理和创造数字化的新世界。
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仿真是模拟模型的动态过程，得到一些结果，这个结果可能会反映真实系统的情况。或者是“仿真是通过实验的方式评估一个动态系统，目的是得到一些可以反映现实情况的结果。”（VDI 3633，Blatt 1,1993）。
离散事件仿真追踪发生变化时模块状态的变化。不同于连续事件仿真，时钟是连续变化的，离散事件仿真的时钟是从一个事件跳到下一个预定的事件。 事件可以安排下一个事件，例如零件进入一个机器，可安排同样的零件离开这个机器的事件。
注意：基于离散事件的仿真，仅仅显示模块在某个时间点状态的变化，不是连续时间的变化。当特定的事件发生，特定模块状态改变，从而控制仿真。Plant simulation通过离散的方式一步步控制事件。这种方式的主要好处是，Plant Simulation可以跳过事件之间的时间。
*除此之外，Plant Simulation是面向对象的应用软件，允许子对象从母对象继承属性。
5、避免仿真中常见的错误
模型里不准确的描述和参数导致错误的结果；
不准确的目标或者没有目标；
缺少或者不准确地评价模型结果的方法，评价方法应该能够决定仿真实验如何满足目标；
模型太详细和太广泛导致花太多时间建模，太广泛导致模型很难理解；
太抽象导致错误的结果；
仿真的益处是由VDI 3633评估的：
- 仿真影响20%的总投资成本；
- 减少投资成本的2%-4%；
三个阶段（根据VDI 3633和ASIM针对生产和物流仿真用户的指导手册，1977）：
最初命名为SIMPLE++（用C++编写的“生产物流和工程仿真）。
20多年的仿真系统应用和开发方面经验。
后来改名为eM-Plant，为eM-Power系列解决方案中的一员。
面向对象图形和集成建模、仿真、动画制作和优化的标准软件。
是集成制造工程环境的关键组成部分。
以逼真、准确的方式来表述多元化、非常复杂的系统和业务过程。
面向对象、图形和集成化的工作环境已经提高了用户接受度。
在创建模型方面的出色功能以及改变和维持工厂仿真模型的能力，使工厂仿真成为了通用的、生产力很强的应用程序。
传统概念（比如模块、语言和清单）的各种优点都被集成到了工厂仿真里面。
所有生产、物流和工程事宜都可以通过一个仿真系统来完成。通常不再需要几个不兼容的系统。
完全Windows风格的图形化应用界面
以拖放的方式建立仿真分析模型
可以逼真地表现一个完整的工厂
模型层次可以急剧扩大和收缩
从高层管理人员到规划工程师和车间操作者，都能最好地理解仿真模型
支持自上而下或者自下而上的建模方法
对象属性级别对继承进行控制
通过使用继承，可以很快对仿真模型或模型版本进行修改
进入和离开一个对象的可移动对象数量
一个对象中可移动对象的数量
一个对象中可移动数量的最大和最小数量
等待、故障、堵塞、闲置和被占用时间（百分比）
丰富的数据表现手段和方式
显示出资源的利用情况，从而说明瓶颈及未充分利用的机器
Sankey图将物流密度可视化
直观地显示当前配置下的传输量及传输方向
促进了对公司现有数据的集成
集成，远程控制数据实时交换
导入表格，导入数据和图纸
方便客户在工厂仿真和其他应用系统之间进行通讯和数据交换
工厂仿真与客户应用系统的联合仿真
例如：工厂仿真/PLC联合仿真
更加方便地建立用户化的专家系统，例如：
高空立体仓库调度专家系统
版权声明：本文为CSDN博主「gw_dragon」的原创文章
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什么是数字孪生，它对物联网有什么意义？
什么是数字孪生? 这个问题，或许来自制造业或具有太空探索背景的人能够回答。
然而，这种情况正在发生变化。未来几年，数字孪生可能会成为许多不同行业的重要组成部分——这在一定程度上是由不断增长的物联网所推动。
数字孪生是物理对象、系统或流程的虚拟表示。20世纪60年代，美国国家航空航天局(NASA)提出了这一概念。该局将在地面上对系统进行物理复制，以匹配太空中的系统，使其能够对可能发生在几十万英里之外的问题进行镜像、诊断和处理。随着时间推移，这些物理模拟逐渐被全数字模拟所取代。在这种模型中，软件应用程序获取与该物理对象或系统相关的真实世界信息，并产生预测或模拟，然后可以演示该对象或系统将如何受到不同输入的影响。
2017年，Gartner将数字孪生列为其“2017年十大战略技术趋势”之一，这使这一概念成为主流。Gartner指出，在短短的几年内，“数十亿个事物将由数字孪生来表示”。第二年，Gartner继续其预测，称数字孪生将再次成为具有巨大影响力的战略趋势。
数字孪生有什么好处?
数字孪生的主要好处包括几十年前启发美国宇航局的那些。通过创建物理或“实时”对象或系统的副本，可以更轻松、快速且经济高效地在副本上进行测试。
测试人员和研究人员可以尝试不同的输入，当他们不能满足期望的需求时，可以“重新开始”，或者如果他们工作良好，可以将这些输入快速推进到实际场景中。测试人员和研究人员还可以从远程位置进行此工作，无论物理对象位于何处或处于什么条件。
这一切与物联网有什么关系?
物联网正在使数字孪生变得更加多样化和复杂化，这是因为组成物联网的连网设备和传感器精确地收集了构建数字孪生所需的各种数据。
回到Gartner，预计今年75%的与物联网集成的企业将在各种不同的使用案例中使用或计划使用某种形式的数字孪生技术。
如上所述，制造业也许是最明显的用例。数字孪生使产品设计人员和开发人员能够在实际经历漫长且昂贵的生产流程之前测试其方案。此外，将物联网纳入其中，数字孪生也可以由生产线上的设备组成，从而为积极主动的维修和维护方法提供信息。或者，如果物联网传感器嵌入到世界各地的产品中，那么它们就可以为数字孪生提供输入，让设计者看到产品实际上是如何运行的，然后，可以无缝地增强设计并进行修改。
医疗保健部门可以从相同的原则中受益，将高科技和昂贵的设备保持在最佳状态，甚至可以远程管理设备的性能，例如患者家中设备。
在汽车行业，车辆的数字孪生甚至可以用来追溯了解事故发生的原因。此外，数字孪生在汽车制造流程中也发挥着重要作用，帮助企业测试在高度复杂的供应链环境中使用不同供应商零部件的影响。
数字孪生甚至可以在整个城市层面上运行，通过对互联系统进行虚拟复制，例如路灯、停车场、垃圾收集等，最终使地方当局和政府可以运行更顺畅、更高效、更智能的公共服务。
从太空竞赛到接触多种不同行业和日常生活，数字孪生将会一直存在。
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