開車的人都怕遇到這種情況：車che輛liang在zai野ye外wai突tu然ran拋pao錨mao，自zi己ji不bu會hui修xiu，附fu近jin也ye沒mei維wei修xiu店dian。如ru果guo這zhe輛liang車che配pei有you一yi個ge數shu字zi孿luan生sheng係xi統tong
，與yu它ta一yi同tong運yun轉zhuan，實shi時shi顯xian示shi車che輛liang各ge部bu分fen運yun行xing狀zhuang況kuang，提ti前qian告gao知zhi可ke能neng會hui出chu現xian的de故gu障zhang以yi進jin行xing維wei護hu，那na麼me就jiu能neng減jian少shao車che輛liang意yi外wai拋pao錨mao情qing況kuang的de發fa生sheng。

這項功能被稱為“預測性維護”，是shi數shu字zi孿luan生sheng技ji術shu的de重zhong要yao優you勢shi。數shu字zi孿luan生sheng是shi指zhi物wu理li空kong間jian中zhong的de對dui象xiang在zai虛xu擬ni空kong間jian中zhong的de數shu字zi模mo型xing，該gai模mo型xing通tong過guo傳chuan感gan器qi隨sui時shi獲huo取qu真zhen實shi物wu體ti的de數shu據ju，並bing隨sui之zhi一yi起qi演yan變bian、成熟甚至衰老。利用該模型，人們可以對物理對象進行分析、預測、診(zhen)斷(duan)或(huo)者(zhe)訓(xun)練(lian)
，從(cong)而(er)優(you)化(hua)和(he)決(jue)策(ce)。這(zhe)個(ge)數(shu)字(zi)模(mo)型(xing)就(jiu)像(xiang)是(shi)真(zhen)實(shi)物(wu)體(ti)的(de)孿(luan)生(sheng)兄(xiong)弟(di)，因(yin)而(er)得(de)名(ming)。小(xiao)到(dao)一(yi)顆(ke)螺(luo)絲(si)釘(ding)
，大(da)到(dao)一(yi)座(zuo)城(cheng)市(shi)
，物(wu)理(li)世(shi)界(jie)中(zhong)的(de)各(ge)種(zhong)事(shi)物(wu)均(jun)可(ke)擁(yong)有(you)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)模(mo)型(xing)。

數字孿生並不是全新技術
，而是建模仿真技術在製造領域的新發展之一。與一般的建模仿真相比
，數字孿生的模型是數字化

、動(dong)態(tai)的(de)
，數(shu)字(zi)模(mo)型(xing)與(yu)其(qi)物(wu)理(li)對(dui)象(xiang)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)。數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)這(zhe)一(yi)術(shu)語(yu)最(zui)早(zao)應(ying)用(yong)於(yu)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)領(ling)域(yu)，即(ji)用(yong)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)模(mo)擬(ni)飛(fei)行(xing)器(qi)執(zhi)行(xing)任(ren)務(wu)前(qian)的(de)虛(xu)擬(ni)飛(fei)行(xing)，從(cong)而(er)對(dui)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)和(he)優(you)化(hua)。此(ci)後(hou)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)越(yue)來(lai)越(yue)受(shou)到(dao)工(gong)業(ye)界(jie)和(he)學(xue)術(shu)界(jie)的(de)關(guan)注(zhu)。

目前，數字孿生技術主要應用於工業領域。在虛擬空間構建產品的數字孿生模型，完成產品設計、工藝優化，甚至模擬工廠布局，實現資源調配、智能化生產，顯著提高生產效率。德國西門子公司推出了較為完整的企業數字孿生體係，用數字孿生技術打造虛擬車間、數字工廠。美國通用公司在其工業互聯網平台Predix上利用數字孿生技術，對飛機發動機進行實時監控、故障檢測和預測性維護。美國特斯拉公司為其生產的車輛配備了數字孿生模型，通過傳感器接收數據、實時更新程序。據估計，到2021年
，全球50%的大型工業企業將使用數字孿生技術，效率將提高10%。

數字孿生將是數字化轉型的重要內容。結合物聯網


、5G、大數據、雲計算、xunixianshidengjishu，shuziluanshengdeyingyongkongjianzhengbuduankuozhan。shuziluanshengjishukeyigeiyiliaobaojianhebingrenhulidailaigemingxingbianhua。huanzhechuandaishangchuanganqi

，yourengongzhinengjinxingshishijiancedeshuziluanshengmoxingjiusuizhishengcheng，qitizhengbianhuahuirushifanyingzaimoxingshang。yishengkeshikejiancebingqingjinzhan，diyishijianfaxianwenti，bingzaishuziluanshengmoxingshangjinxingshiyan，yihuodezuijiazhiliaofangan。shuziluanshengjishuhaikeyidadasuoduanxinyaocongkaifadaoshangshideshijian。ciwai，chengshiguanli
、智慧農業、教育培訓等都將是數字孿生技術的重要應用領域。

不(bu)過(guo)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)也(ye)麵(mian)臨(lin)許(xu)多(duo)挑(tiao)戰(zhan)。其(qi)中(zhong)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)是(shi)保(bao)證(zheng)所(suo)建(jian)立(li)數(shu)字(zi)模(mo)型(xing)的(de)可(ke)信(xin)性(xing)。建(jian)立(li)一(yi)個(ge)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)數(shu)字(zi)模(mo)型(xing)
，並(bing)使(shi)其(qi)能(neng)夠(gou)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)反(fan)映(ying)物(wu)理(li)對(dui)象(xiang)的(de)特(te)性(xing)
，這(zhe)一(yi)工(gong)作(zuo)仍(reng)任(ren)重(zhong)道(dao)遠(yuan)。目(mu)前(qian)

，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)在(zai)很(hen)多(duo)場(chang)景(jing)還(hai)隻(zhi)能(neng)作(zuo)為(wei)決(jue)策(ce)輔(fu)助(zhu)或(huo)參(can)考(kao)。

（作者為北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院教授
、國際建模仿真學會前主席）