物联网平台数字孪生

　　数字孪生（Digital Twin）: 以数字化的方式建立物理实体的多维、多时空尺度、多学科、多物理量的动态虚拟模型来仿真和刻画物理实体在真实环境中的属性、行为、规则等。数字孪生发展背景
　　2002年，美国密歇根大学格里夫斯（Grieves） 教授首次提出数字孪生（Digital Twin） 的设想，主要用四个关键词来定义：镜像投射，双向，动态，全生命周期。
　　2010年，数字孪生（Digital Twin）一词在NASA 的技术报告中首次被正式提出，并被定义为＂集成了多物理量、多尺度、多概率的系统或飞行器仿真过程＂。
　　2020年，工信部发布《数字孪生应用白皮书》：数字孪生是具有数据连接的特定物理实体或过程的数字化表达，该数据连接可以保证物理状态和虚拟状态之间的同速率收敛，并提供物理实体或流程过程的整个生命周期的集成视图，有助于优化整体性能。数字孪生和数字孪生城市
　　数字孪生：是指充分利用物理模型和物联网传感器采集的全生命周期的运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体对象的全生命周期过程。通过物理空间与虚拟空间的虚实交融、智能操控，记录仿真、预测对象全生命周期的运行轨迹，实现系统内信息资源、物质资源配置最优化。
　　数字孪生城市：通过构建城市物理世界、网络虚拟空间的一一对应、相互映射、协同交互的复杂巨系统，在网络空间再造一个与之匹配、对应的＂孪生城市＂，实现城市全要素数字化和虚拟化、城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化，形成实体世界和虚拟世界同生共存、虚实交融的城市发展格局。数字孪生的特点
　　1、镜像投射：数字孪生体会依据本体上面传感器反馈的数据，以及本体运行的历史数据，复现本体的实时状态。
　　2、 实时：本体和孪生体之间的映射关系是实时或准实时的，两者不是相互独立的。
　　3、双向：本体和孪生体之间的数据流动可以是双向的，并不是只能本体向孪生体输出数据，孪生体也可以向本体反馈信息，对本体的行为进行干预。
　　4、全生命周期：是指数字孪生可以贯穿对象包括从设计、产生到消亡的整个周期。数字孪生的内涵
　　对象与模型、仿真和修正等数字孪生的手段、工具叠加融合在一起，形成一个体系。
　　数字孪生需求分析
　　1、物理信息数据融合需求
　　通过信息物理数据的融合来实现信息空间与物理空间的实时交互、一致性与同步性，从而提供更加实时精准的应用服务。
　　2、智能服务需求
　　随着应用领域的拓展，数字孪生必须满足不同领域、不同层次用户(如终端现场、操作人员、专业技术人员、管理决策人员、及产品终端用户等)、不同业务的应用需求。包括：
　　1）虚拟装配、设备维护、工艺调试等物理现场操作指导服务需求；
　　2）复杂生产任务动态优化调度、动态制造过程仿真、复杂工艺自优化配置、设备控制策略自适应调整等专业化技术服务需求；
　　3）数据可视化、趋势预测、需求分析与风险评估等智能决策服务需求；
　　4）面向产品终端用户功能体验、沉浸式交互、远程操作等＂傻瓜式＂和便捷式服务需求。
　　因此，如何实现数字孪生应用过程中所需各类数据、模型、算法、仿真、结果等的服务化，以应用软件或移动端App的形式为用户提供相应智能服务，是数字孪生普适应用面临的又一难题。
　　3、普适互联需求
　　普适工业互联包括物理实体间的互联与协作，物理实体与虚拟实体的虚实互联与交互，物理实体与数据／服务间的双向通信与闭环控制，虚拟实体、数据、及服务间的集成与融合等，是实现数字孪生虚实交互与融合的基石，如何实现普适的工业互联是数字孪生的应用前提。数字孪生用途
　　由于数字孪生具备虚实融合与实时交互、迭代运行与优化、以及全要素／全流程／全业务数据驱动等特点，目前已被应用到产品生命周期各个阶段，包括产品设计、制造、服务与运维等。