数字孪生是物理对象、流程和系统的动态虚拟复制品。它通过传感器实时映射物理对象状态，在虚拟空间构建可计算、可预测、可优化的 “数字分身”，其本质是物理实体、虚拟模型、数据交互和智能分析的结合。例如，一个工厂中的设备，通过数字孪生技术，可以在虚拟空间中创建一个与之完全对应的虚拟设备，这个虚拟设备会根据物理设备的实时运行数据进行更新，反映物理设备的状态、性能等信息。
数字孪生的概念z早可以追溯到 20 世纪六七十年代美国国家航空航天局（NASA）的阿波罗计划。当时 NASA 地面站拥有多个模拟器，用于训练宇航员和指挥控制人员，并在阿波罗 13 号的救援任务中发挥了重要作用。2002 年，美国密歇根大学迈克尔・格雷夫斯（Michael Grieves）教授提出 “与物理产品等价的虚拟数字化表达” 概念，这可以看作是产品数字孪生的一个启蒙。2011 年 3 月，美国空军研究实验室shou次明确提到了 “数字孪生” 这个词汇。 轨道交通数字孪生标准工作组成立，推动行业规范化发展。相城区房地产数字孪生技术指导
数智孪生能够通过实时传感器数据（IoT）和先进的3D建模技术，精确镜像物理实体的状态与行为。不同于传统的静态数字化系统，数智孪生实现了动态的、高精度的物理世界虚拟映射。 它能够持续监测机械设备的运行状态，根据数据实时更新虚拟模型，确保信息与物理实体同步。虚实映射，智造未来-数字孪生赋能智能制造新范式此外，通过支持多物理场耦合仿真（如机械应力、热力学、电磁场），孪生系统可以帮助企业精确预测设备在极端条件下的响应行为。例如航空航天领域利用多场耦合进行材料分析，提高零件耐久性能。徐州元宇宙数字孪生大概多少钱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。
在智能制造场景中，数字孪生正推动生产系统向"预测性维护"模式转型。宝马集团莱比锡工厂的案例显示，其通过建立冲压机床的数字孪生体，将设备异常识别时间从传统人工巡检的4小时缩短至15分钟。该系统整合了PLC控制信号、激光测距仪数据与材料应力仿真模型，能提前近37天预警主轴轴承磨损风险。日本小松株式会社开发的挖掘机数字孪生平台，则通过驾驶员操作数据与液压系统模型的实时比对，实现燃油效率优化建议推送，使客户平均能耗降低8.3%。这些实践表明，工业数字孪生已从单体设备监控发展到产线级协同优化阶段。
作为数字化时代的前沿技术，数智孪生未来将在更广阔的领域加速创新。然而，其发展仍然面临着诸多挑战： 1.技术挑战：多学科耦合模型复杂性高，实时数据处理与高效仿真的技术门槛较高。 2.数据隐私与安全：传感器采集的海量数据可能涉及隐私问题，需要构建可靠的安全机制。 3.行业标准化：数智孪生的跨领域协作亟需统一的技术标准和基础设施规范。 尽管如此，数智孪生在虚拟与现实深度融合的道路上展现出无比广阔的前景。可以预见，在智能制造、智慧管理乃至人类发展全新的未来图景中，数智孪生都将凭借其自主决策、实时优化与未来预测的特质，成为创新驱动智造和社会变革的重要助力。 数智孪生不仅是对现实系统的镜像，更是对未来的能力延伸与创造。通过“虚拟成就现实”，其不断驱动智能化变革，为更高效的生产、更智慧的生活提供了无限可能。 工业互联网产业联盟发布数字孪生应用案例集，收录32个示范项目。
GE 航空的发动机数字孪生系统采用 “时序提示 + 物理模型约束” 的方法优化发动机寿命预测。将发动机的时序数据转化为文本描述，注入物理模型知识，用大模型快速推理剩余寿命，解决了传统物理仿真模型计算效率低和模型泛化差的问题。
2018 年，日本船舶技术研究协会启动了 “船体结构高精度数字孪生模型研发” 项目。该项目结合有限元分析（FEA）和计算流体动力学（CFD）技术，创建了船体结构的高精度数字孪生模型，通过数据同化方法，将实测数据与仿真结果进行融合，实现了对船体状态的实时监测与潜在安全隐患的预测，使船舶的维护周期延长了 20%，同时降低了 15% 的维护成本。 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。相城区房地产数字孪生技术指导
城市级数字孪生系统须建立数据沙箱机制，测试验证通过后方可接入实网。相城区房地产数字孪生技术指导
不仅是JS领域，上述技术路径也可以广泛应用在新开发或正在改进的机器、设备或生产线上，即尽量在数字空间中，针对有待改进的机器、设备或生产线，做好它们的数字孪生体，施加并测试各种数字化的工况条件，随意变换工作场景，以近乎零成本对这些数字孪生体进行虚拟测试和反复迭代。比如糖果、宠物护理和食品商玛氏公司，其制造供应链已经创建了数字孪生系统，使用Microsoft Azure云平台和人工智能来处理和分析其制造设施中生产机器产生的数据。目前，该公司不但通过数字孪生增强了其160个制造设施的运营，也正在创建软件模拟以提高产能和流程控制，包括通过预测性维护延长机器的正常运行时间，并减少与机器包装不一致产品数量相关的浪费。相城区房地产数字孪生技术指导
