本文摘自：数字孪生实战-基于模型的数字化企业（MBE）--机械工业出版社
1、数字孪生概念提出
数字孪生的概念最早由密西根大学的Michael Grieves博士于2002年提出（最初的名称叫“Conceptual Ideal for PLM”），至今有差不多有15年多的历史。该教授与NASA有长期的合作，在航天领域，航天器的研发和运营必须依赖于数字化技术，在研发阶段，需要降低物理样机的成本；在运营阶段，需要对航天器进行远程状态监控和故障监测。这也是后来NASA把数字化双胞胎作为关键技术的原因。
数字孪生技术在行业应用（图片为引用后翻译）
数字孪生(Digital Twin)形象地称之为“数字化双胞胎”，是智能工厂的虚实互联技术，从构想、设计、测试、仿真、生产线、厂房规划等环节，可以虚拟和判断出生产或规划中所有的工艺流程，以及可能出现的矛盾、缺陷、不匹配，所有情况都可以用这种方式进行事先的仿真，缩短大量方案设计及安装调试时间，加快交付周期。数字化双胞胎技术将带有三维数字模型的信息可以被拓展到整个生命周期中去的影像技术，最终实现虚拟与物理数据同步和一致，而不是要让虚拟世界做现在我们已经做到的事情，而是要发现潜在问题、激发创新思维、不断追求优化进步，这才是数字孪生的目标所在。
2. 数字孪生主要应用
数字孪生技术会帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，在生产过程中也可同步优化整个企业流程，最终实现高效的柔性生产、实现快速创新上市，锻造企业持久竞争力。数字孪生技术是制造企业迈向工业4.0战略目标的关键技术，通过将掌握产品信息及其生命周期过程的数字思路将所有阶段(产品创意、设计、制造规划、生产和使用)衔接起来，并连接到可以理解这些信息并对其做出反应的生产智能设备。数字孪生技术将带有三维数字模型的信息可以被拓展到整个生命周期中去的影像技术，实现虚拟与物理数据同步和一致。数字孪生将各自的专业技术集成为一个数据模型，并将PLM(全生命周期管理软件)，MOM（生产运营系统）和TIA（全集成自动化）集成在统一的数据平台下，供应商也可以根据需要被纳入平台，实现价值链数据的整合，从业务领域包括“产品数字孪生”、“生产数字孪生”和“设备数字孪生”。
2.1
产品数字孪生
在产品的设计阶段，利用数字孪生可以提高设计的准确性，并验证产品在真实环境中的性能。这个阶段的数字孪生，关键能力包含，第一：数字模型设计，使用CAD工具开发出满足技术规格的产品虚拟原型，精确的记录产品的各种物理参数，以可视化的方式展示出来，并通过一系列的验证手段来检验设计的精准程度；第二：模拟和仿真：通过一系列可重复、可变参数、可加速的仿真实验，来验证产品在不同外部环境下的性能和表现，在设计阶段就验证产品的适应性。
2.2
生产数字孪生
在产品的制造阶段，生产数字孪生的主要目的是确保产品可以被高效、高质量和低成本的生产，它所要设计、仿真和验证的对象主要是生产系统，包括制造工艺、制造设备、制造车间、管理控制系统等。利用数字孪生可以加快产品导入的时间，提高产品设计的质量、降低产品的生产成本和提高产品的交付速度。产品阶段的数字孪生是一个高度协同的过程，通过数字化手段构建起来的虚拟生产线，将产品本身的数字孪生同生产设备、生产过程等其他形态的数字孪生高度集成起来。
2.3
设备数字孪生
产品作为客户的设备资产在运行过程中，将设备运行信息实时传送到云端，进行设备运行优化，进行设备可预测性维护与保养，通过设备运行信息，对产品设计、工艺和制造迭代优化。包含设备运行优化、可预测性维护、维修与保养、设计、工艺与制造迭代优化。
3. 西门子助力企业数字化转型与数字孪生技术应用
对“中国制造2025”、工业4.0的重大战略执行也有更多助力。作为“工业4.0”初的发起者和重要的构建者，西门子将“数字孪生”(DigitalTwins)技术，通过“产品数字孪生”、“生产数字孪生”和“设备数字孪生”展现其应用，三个层面又高度集成为一个统一的数据模型，并通过数字化助力企业整合横向和纵向价值链，为工业生态系统重塑和实现“工业4.0”构筑了一条自下而上的切实之路。
本文转载自【数智空间】公众号。