在工业界，人们用软件来模仿和增强人的行为方式，例如，绘图软件较早模仿的就是人在纸面上作画的行为。发展到人机交互技术比较成熟的阶段后，人们开始用CAD软件模仿产品的结构与外观，CAE软件模仿产品在各种物理场情况下的力学性能，CAM软件模仿零部件和夹具在加工过程中的刀轨情况，CAPP软件模仿工艺过程，CAT软件模仿产品的测量/测试过程，等等。 软件仿真的结果，较初是在数字虚体空间产生一些并没有与物理实体空间中的实体事物建立任何信息关联、但是画得比较像的二维图形，继而是经过精心渲染的、“长得非常像”某些实体事物的三维图形。 近些年，当人们提出了希望数字虚体空间中的虚拟事物与物理实体空间中的实体事物之间具有可以联接通道、可以相互传输数据和指令的交互关系之后，数字孪生的概念就成形了。伴随着软件定义机器概念的落地，数字孪生作为智能制造中的一个基本要素，逐渐走进了人们的视野。数字孪生的组成应该包括产品设计、过程规划、生产布局、过程仿真、产量优化等。可视化数字孪生设计
数字孪生以产品为主线，并在生命周期的不同阶段引入不同的要素，形成了不同阶段的表现形态。 服务阶段的数字孪生： 随着物联网技术的成熟和传感器成本的下降，很多工业产品，从大型装备到消费级产品，都使用了大量的传感器来采集产品运行阶段的环境和工作状态，并通过数据分析和优化来避免产品的故障，改善用户对产品的使用体验。 服务阶段的数字孪生，可以实现远程监控和预测性维修：通过读取智能工业产品的传感器或者控制系统的各种实时参数，构建可视化的远程监控，并给予采集的历史数据，构建层次化的部件、子系统乃至整个设备的健康指标体系，并使用人工智能实现趋势预测；基于预测的结果，对维修策略以及备品备件的管理策略进行优化，降低和避免客户因为非计划停机带来的损失。浙江工业数字孪生单位车间数字孪生的组成主要包括：物理车间、虚拟车间、车间服务系统、车间孪生数据几部分组成。
数字孪生与Digital Thread： 简单说，Digital Thread贯穿了整个产品生命周期，尤其是从产品设计、生产、运维的无缝集成；而更像是智能产品的概念，它强调的是从产品运维到产品设计的回馈。它是物理产品的数字化影子，通过与外界传感器的集成，反映对象从微观到宏观的所有特性，展示产品的生命周期的演进过程。当然，不止产品，生产产品的系统（生产设备、生产线）和使用维护中的系统也要按需建立。 在航太领域和工业界，较早开始使用数字孪生术语。2009年美国空军实验室提出了“机身数字孪生（Airframe ）”的概念。2010年NASA也开始在技术路线图中使用“数字孪生（）”术语。
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、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装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。 数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，目前在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。目前在国内应用较深入的是工程建设领域，关注度较高、研究较热的是智能制造领域。数字孪生实现了现实物理系统向赛博空间数字化模型的反馈。
数字化的转变对于传统的工业企业来说可能会非常困难，因为它同沿用了几十年的基于经验的传统设计和制造理念相去甚远。设计人员可能不再需要依赖于通过开发实际的物理原型来验证设计理念，也无需通过复杂的物理实验才能验证产品的可靠性，不需要进行小批量试制就可以直接预测生产的瓶颈，甚至不需要去现场就可以洞悉销售给客户的产品运行情况。 这种方式，无疑将贯穿整个产品的生命周期，不只可以加速产品的开发过程，提高开发和生产的有效性和经济性，更有效的了解产品的使用情况并帮助客户避免损失，更能准确的将客户的真实使用情况反馈到设计端，实现产品的有效改进。 而所有的这一切，都需要企业具备完整的数字化能力，而其中的基础，就是数字孪生，即技术。数字孪生可以持续地预测装备或系统的健康状况、剩余使用寿命以及任务执行成功的概率。电网数字孪生报价单
数字孪生能够根据物理实体运行的实时反馈信息对物理实体的运行状态进行监控。可视化数字孪生设计
为什么要使用数字孪生技术仿真物理世界，有什么意义？ 物理世界运载着人类以及庞大的生态系统，它的运转容不得一丝的差错，我们更是没有胆量去屡次试错。在城市病日益突出的现在，为了使得城市的运行更加的美好，人类开始尝试用各种技术手段改变现有环境。数字孪生便也在这种情况下，得到了更多的关注。我们可以在不改变原有物理世界的情况下，运用数字孪生技术，克隆出与之对应的虚拟世界，在虚拟世界中我们可以看到物理世界的角角落落，并且可以在虚拟世界中进行各种创新性尝试与变革，这样我们就可以提前知道如果这种决策运用在现实生活中是否可行。这样将较大减少了试错的成本，并且可以不断调优，使得决策更加助力与现实环境。 现在好多互联网科技公司，已经开始深入到数字孪生的研究中，希望探索出一条更加美好的新型城市建设道路。可视化数字孪生设计
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