重庆两江新区城市大脑是数字孪生技术的又一力作。通过构建城市的数字孪生模型，城市大脑能够实时监控城市运行状态，包括交通流量、环境质量、能源消耗等。借助人工智能和大数据技术，城市大脑能够智能预测和优化调度，让城市管理更加精细、高效。深圳大学附属华南医院通过构建数字孪生体，实现了后勤管理的可视化、动态化和智能化。医院创建了包括建筑、设备、业务系统等在内的数字孪生体，通过物联网和大数据技术，实现了对医院后勤设备的实时监测和智能维护。这项技术让医院的后勤管理效率提升了40%，设备故障率降低了30%。数字孪生技术通过虚拟模型实时映射物理设备状态，支持设备全生命周期管理。南京工业数字孪生可视化
云计算与边缘计算为数字孪生提供了强大的计算和存储支持，以及实时交互能力。云计算可以实现大规模的数据存储和计算，满足数字孪生对数据处理和分析的需求。边缘计算则可以在靠近物理实体的地方进行数据处理和分析，减少数据传输延迟，提高数字孪生的实时性。例如在智能交通中，边缘计算可以实时处理交通摄像头采集到的图像数据，进行车辆识别、流量统计等，为交通管理提供及时的决策支持。
数字孪生可以优化生产线，减少设备停机时间。例如宝马集团用数字孪生优化生产线，将设备停机时间减少 50%。富士康 “黑灯工厂” 通过虚拟调试缩短 60% 设备部署周期。数字孪生还可以实现数字线程，打通设计 - 生产 - 运维全流程，并且结合 AR 实现远程设备维护，如 PTC 的 Vuforia 平台。 闵行区人工智能数字孪生咨询报价教育培训领域借助数字孪生创建沉浸式实训环境，降低高危行业实操风险与培训成本。
物联网（IoT）是数字孪生数据采集的 “神经末梢”。它通过分布在物理实体上的各种传感器，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等，实时采集物理实体的状态信息，为数字孪生提供了丰富的数据来源。例如在工业生产中，物联网传感器可以实时采集设备的运行参数，如转速、温度、振动等，这些数据被传输到数字孪生模型中，使虚拟模型能够准确地反映物理设备的运行状态。
数字孪生具有虚实映射的基本特征。通过对物理实体构建数字孪生模型，实现物理模型和数字孪生模型的双向映射。它的工作原理是创建一个或一系列和物理对象完全等价的虚拟模型，虚拟模型通过对物理对象进行实时性的仿真，监测整个物理对象当前运行的实时状况，甚至根据实时运行数据来完善优化虚拟模型的实时仿真分析算法，从而得出物理对象的后续运行方式及改进计划。
近年来，随着国家数字化战略的深入实施，数字孪生技术在智慧城市、智慧物流、智慧水利等众多领域得到了广泛应用。中国数字孪生解决方案市场规模增长迅猛，从2020年的41亿元增长至2024年的149亿元，期间的复合年增长率达到38.07%。预计到2025年，市场规模将进一步扩大至214亿元，且在2025-2029年期间有望保持34.15%的年均复合增长率，至2029年市场规模将达到693亿元。这一系列数据充分彰显了数字孪生技术市场的强大增长潜力和广阔的发展前景。数字孪生技术通过物联网、大数据与人工智能的深度耦合，正在重构传统产业价值链。
多源数据融合是数字孪生实现的基础，它将来自不同数据源、不同类型、不同格式的数据整合在一起，为数字孪生模型提供完整、准确的数据支持55。在数字孪生系统中，数据来源主要包括传感器数据、历史数据、第三方系统数据等，这些数据的融合面临着诸多挑战。数据来源多样性挑战：数字孪生系统的数据来源很广，包括各种类型的传感器、数据库、第三方系统等，数据格式不统一，整合难度大55。例如，在智能工厂中，数据可能来自生产设备的传感器、ERP 系统、MES 系统等，这些系统的数据结构和格式各不相同。国内科研团队开发出轻量化数字孪生平台，降低中小企业应用门槛。张家港数字孪生应用场景
能源行业利用数字孪生模拟电网运行，能提前预警故障并优化可再生能源调度效率。南京工业数字孪生可视化
预测性维护：数字孪生在预测性维护方面具有明显优势。通过建立设备的数字孪生模型，企业可以实时监测设备的运行状态，预测设备的剩余使用寿命和潜在故障，实现设备的主动维护和维修，减少设备停机时间，降低维护成本35。例如，某大型电力公司采用数字孪生技术对其电网系统进行管理，通过建立设备的数字孪生模型，提前预ce变压器、断路器等关键设备的潜在故障，合理安排设备检修计划，使设备故障率降低了 30%，检修成本降低了 20%25。数字线程技术：数字线程是数字孪生在智能制造中的延伸，它通过建立贯穿产品全生命周期的数字化连接，实现产品设计、制造、运维等环节的数据共享和协同，提高产品开发效率和质量36。例如，洛克希德・马丁公司借助数字主线与数字孪生技术实现对 F-35 生产全流程中的数据与模型的充分利用，明显提高了 F-35 的生产效率；美国诺格公司借助数字孪生支撑 F-35 生产质量管控，改进了工艺流程，缩短了决策时间36。南京工业数字孪生可视化
