第二篇　数字孪生体技术

作为第四次工业革命的通用目的技术，数字孪生体是一种共性技术，它在多个领域均有应用场景。虽然大量技术可归入数字孪生体技术，但本书把数字孪生体技术划分为数字孪生化、数字线程和数字孪生体平台三大类，这样分类可以避免两种情况：一是针对特定场景设计数字孪生体技术体系，特定场景下的应用难以推广到其他领域；二是设计的体系太过复杂，不便于形成模板推广应用。

作为数字孪生体应用的基础，数字孪生化的实现非常关键。根据数字孪生化的精度不同，通常可以分为五种等级，笔者称之为数字孪生化水平（DTL，Digital Twinning Level），分别为几何模型、数据描述、数据融合、动态孪生和自主孪生，它们不同于传统的仿真，其设计的理念来自数据驱动。

由于数字孪生化的初级阶段为几何模型建设，这通常来自物理世界的设备或产品客观情况，容易确定单一数据源，这为数字线程的实现和数字孪生体平台的应用提供了基本条件。由此，数字孪生化水平模型不仅可以用在制造领域，还能用在建筑、城市、能源、汽车、交通、医疗健康等更为广泛的行业。

不少行业人士被知名企业的产品销售理念所影响，把产品生命周期管理简单等同于数字现场，这实际上是一个很大的误会。虽然数字线程的目标也是数据交换和分享的问题，但它远比产品生命周期的含义丰富，而且与数字孪生体紧密结合在一起，形成了一套完整的理论体系和工程方法。

“线程”（Thread）这一概念来自基于开放架构的计算机领域。在计算机领域，还有“总线”（Bus）和“进程”（Process）两个概念，之所以将线程与数字组合在一起，设计者心中有借鉴计算机架构中线程代表功能的目的。因此，部分行业人士称之为数字主线或数字线索等，给我们借用计算机开放架构研究成果设置了障碍，不利于跨学科的学习和借鉴。

毫无疑问，数字孪生体不等同于仿真，甚至不能认为数字孪生体来自仿真，正如NASA和美国空军研究实验室专家所说，数字孪生体是一种新范式。既然将其称为一种范式，那么它与传统技术就有较大的差别，否则完全没有必要再提出一套方法论来。

数字孪生体完全是基于数据驱动方法论导引出来的新概念体系，它充分利用了云计算、人工智能、物联网和数据科学等新学科的进展，这些技术融合到数字孪生体中，形成了一种新的运行模式——数字孪生体平台。通用目的技术具有赋能的功能，在第四次工业革命时期，其应用大都以平台的形态呈现，数字孪生体平台成为数字孪生体技术体系的核心部分。

总而言之，数字孪生体技术主要体现为数字孪生化、数字线程和数字孪生体平台，虽然三种技术的内涵不断变化，在不同领域的呈现方式各不相同，但它们的核心价值不会发生太大的变化，这将推动数字孪生体在第四次工业革命中扮演着关键角色。