數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告

數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告一、數(shù)字孿生概覽 21、數(shù)字孿生發(fā)展背景 22、數(shù)字孿生的定義及典型特征 33、數(shù)字孿生與其他技術(shù)的區(qū)別 4二、數(shù)字孿生相關(guān)概念及內(nèi)涵 61、數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng) 62、數(shù)字孿生生命周期過(guò)程 63、數(shù)字孿生功能視角 7三、數(shù)字孿生技術(shù)體系 81.數(shù)字孿生技術(shù)架構(gòu)概述 82.數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)及成熟度 93.概念模型和模型實(shí)現(xiàn)方法 104.信息模型的建立 115.數(shù)據(jù)互動(dòng)層 136.信息同步 137.信息強(qiáng)化 148.仿真分析層 159.共性應(yīng)用層 16四、數(shù)字孿生應(yīng)用發(fā)展綜述 18五、數(shù)字孿生應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀 24六、數(shù)字孿生在智慧城市領(lǐng)域的應(yīng)用 251.數(shù)字孿生應(yīng)用概述 252.數(shù)字孿生城市的應(yīng)用效果 28七、數(shù)字孿生在智慧建筑領(lǐng)域的應(yīng)用 301.數(shù)字孿生應(yīng)用概述 302.典型應(yīng)用場(chǎng)景介紹 32八、數(shù)字孿生在智慧健康領(lǐng)域的應(yīng)用 34九、數(shù)字孿生在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用 361.數(shù)字孿生應(yīng)用概述

： 362.典型應(yīng)用場(chǎng)景介紹 42一、數(shù)字孿生概覽1、數(shù)字孿生發(fā)展背景“孿生”的概念起源于美國(guó)國(guó)家航空航天局的“阿波羅計(jì)劃”，即構(gòu)建兩個(gè)相同的航天飛行器，其中一個(gè)發(fā)射到太空?qǐng)?zhí)行任務(wù)，另一個(gè)留在地球上用于反映太空中航天器在任務(wù)期間的工作狀態(tài)，從而輔助工程師分析處理太空中出現(xiàn)的緊急事件。當(dāng)然，這里的兩個(gè)航天器都是真實(shí)存在的物理實(shí)體

。2003年前后，關(guān)于數(shù)字孿生（DigitalTwin）的設(shè)想首次出現(xiàn)于Grieves教授在美國(guó)密歇根大學(xué)的產(chǎn)品全生命周期管理課程上。但是，當(dāng)時(shí)“DigitalTwin”一詞還沒(méi)有被正式提出，Grieves將這一設(shè)想稱為“ConceptualIdealforPLM（ProductLifecycleManagement）”，如下圖所示。盡管如此，在該設(shè)想中數(shù)字孿生的基本思想已經(jīng)有所體現(xiàn)，即在虛擬空間構(gòu)建的數(shù)字模型與物理實(shí)體交互映射，忠實(shí)地描述物理實(shí)體全生命周期的運(yùn)行軌跡

。直到2010年，“DigitalTwin”一詞在NASA的技術(shù)報(bào)告中被正式提出，并被定義為“集成了多物理量、多尺度、多概率的系統(tǒng)或飛行器仿真過(guò)程”。2011年，美國(guó)探索了數(shù)字孿生在飛行器健康管理中的應(yīng)用，并詳細(xì)探討了實(shí)施數(shù)字孿生的技術(shù)挑戰(zhàn)。2012年，美國(guó)國(guó)家航空航天局與美國(guó)空軍聯(lián)合發(fā)表了關(guān)于數(shù)字孿生的論文，指出數(shù)字孿生是驅(qū)動(dòng)未來(lái)飛行器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。在接下來(lái)的幾年中，越來(lái)越多的研究將數(shù)字孿生應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，包括機(jī)身設(shè)計(jì)與維修，飛行器能力評(píng)估，飛行器故障預(yù)測(cè)等

。近年來(lái)，數(shù)字孿生得到越來(lái)越廣泛的傳播。同時(shí)，得益于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生的實(shí)施已逐漸成為可能?，F(xiàn)階段，除了航空航天領(lǐng)域，數(shù)字孿生還被應(yīng)用于電力、船舶、城市管理、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、健康醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)，如上圖所示。特別是在智能制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)制造信息世界與物理世界交互融合的有效手段。許多著名企業(yè)（如空客、洛克希德馬丁、西門子等）與組織（如Gartner、德勤、中國(guó)科協(xié)智能制造協(xié)會(huì)）對(duì)數(shù)字孿生給予了高度重視，并且開(kāi)始探索基于數(shù)字孿生的智能生產(chǎn)新模式

。2、數(shù)字孿生的定義及典型特征標(biāo)準(zhǔn)化組織中的定義：數(shù)字孿生是具有數(shù)據(jù)連接的特定物理實(shí)體或過(guò)程的數(shù)字化表達(dá)，該數(shù)據(jù)連接可以保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間的同速率收斂，并提供物理實(shí)體或流程過(guò)程的整個(gè)生命周期的集成視圖，有助于優(yōu)化整體性能。學(xué)術(shù)界的定義：數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及算法模型等，模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)、控制物理實(shí)體全生命周期過(guò)程的技術(shù)手段

。從根本上講，數(shù)字孿生可以定義為有助于優(yōu)化業(yè)務(wù)績(jī)效的物理對(duì)象或過(guò)程的歷史和當(dāng)前行為的不斷發(fā)展的數(shù)字資料。數(shù)字孿生模型基于跨一系列維度的大規(guī)模，累積，實(shí)時(shí)，真實(shí)世界的數(shù)據(jù)測(cè)量

。企業(yè)的定義：數(shù)字孿生是資產(chǎn)和流程的軟件表示，用于理解、預(yù)測(cè)和優(yōu)化績(jī)效以實(shí)現(xiàn)改善的業(yè)務(wù)成果。數(shù)字孿生由三部分組成：數(shù)據(jù)模型，一組分析或算法，以及知識(shí)

。數(shù)字孿生公司早已在行業(yè)中立足，它在整個(gè)價(jià)值鏈中革新了流程。作為產(chǎn)品，生產(chǎn)過(guò)程或性能的虛擬表示，它使各個(gè)過(guò)程階段得以無(wú)縫鏈接。這可以持續(xù)提高效率，最大程度地降低故障率，縮短開(kāi)發(fā)周期，并開(kāi)辟新的商機(jī)：換句話說(shuō)，它可以創(chuàng)造持久的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

。從數(shù)字孿生的定義可以看出，數(shù)字孿生具有以下幾個(gè)典型特點(diǎn)：1、互操作性

：數(shù)字孿生中的物理對(duì)象和數(shù)字空間能夠雙向映射、動(dòng)態(tài)交互和實(shí)時(shí)連接，因此數(shù)字孿生具備以多樣的數(shù)字模型映射物理實(shí)體的能力，具有能夠在不同數(shù)字模型之間轉(zhuǎn)換、合并和建立“表達(dá)”的等同性

。2、可擴(kuò)展性

：數(shù)字孿生技術(shù)具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力，能夠針對(duì)多尺度、多物理、多層級(jí)的模型內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展。3、實(shí)時(shí)性

：數(shù)字孿生技術(shù)要求數(shù)字化，即以一種計(jì)算機(jī)可識(shí)別和處理的方式管理數(shù)據(jù)以對(duì)隨時(shí)間軸變化的物理實(shí)體進(jìn)行表征。表征的對(duì)象包括外觀、狀態(tài)、屬性、內(nèi)在機(jī)理，形成物理實(shí)體實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)字虛體映射。4、保真性

”：數(shù)字孿生的保真性指描述數(shù)字虛體模型和物理實(shí)體的接近性。要求虛體和實(shí)體不僅要保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，在狀態(tài)、相態(tài)和時(shí)態(tài)上也要仿真。值得一提的是在不同的數(shù)字孿生場(chǎng)景下，同一數(shù)字虛體的仿真程度可能不同。例如工況場(chǎng)景中可能只要求描述虛體的物理性質(zhì)，并不需要關(guān)注化學(xué)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

。5、閉環(huán)性

：數(shù)字孿生中的數(shù)字虛體，用于描述物理實(shí)體的可視化模型和內(nèi)在機(jī)理，以便于對(duì)物理實(shí)體的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、分析推理、優(yōu)化工藝參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)決策功能，即賦予數(shù)字虛體和物理實(shí)體一個(gè)大腦。因此數(shù)字孿生具有閉環(huán)性

。3、數(shù)字孿生與其他技術(shù)的區(qū)別數(shù)字孿生與仿真（Simulation）的區(qū)別

：仿真技術(shù)是應(yīng)用仿真硬件和仿真軟件通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，借助某些數(shù)值計(jì)算和問(wèn)題求解，反映系統(tǒng)行為或過(guò)程的模型技術(shù)，是將包含了確定性規(guī)律和完整機(jī)理的模型轉(zhuǎn)化成軟件的方式來(lái)模擬物理世界的方法，目的是依靠正確的模型和完整的信息、環(huán)境數(shù)據(jù)，反映物理世界的特性和參數(shù)。仿真技術(shù)僅僅能以離線的方式模擬物理世界，不具備分析優(yōu)化功能，因此不具備數(shù)字孿生的實(shí)時(shí)性、閉環(huán)性等特征

。數(shù)字孿生需要依靠包括仿真、實(shí)測(cè)、數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的手段對(duì)物理實(shí)體狀態(tài)進(jìn)行感知、診斷和預(yù)測(cè)，進(jìn)而優(yōu)化物理實(shí)體，同時(shí)進(jìn)化自身的數(shù)字模型。仿真技術(shù)作為創(chuàng)建和運(yùn)行數(shù)字孿生的核心技術(shù)，是數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互與融合的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上，數(shù)字孿生必需依托并集成其他新技術(shù)，與傳感器共同在線以保證其保真性、實(shí)時(shí)性與閉環(huán)性。數(shù)字孿生與信息物理系統(tǒng)（CPS）的區(qū)別

：數(shù)字孿生與CPS都是利用數(shù)字化手段構(gòu)建系統(tǒng)為現(xiàn)實(shí)服務(wù)。其中，CPS屬于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而數(shù)字孿生側(cè)重于模型的構(gòu)建等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。CPS是通過(guò)集成先進(jìn)的感知、計(jì)算、通信和控制等信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，構(gòu)建了物理空間與虛擬空間中人、機(jī)、物、環(huán)境和信息等要素相互映射、適時(shí)交互、高效協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)資源配置和運(yùn)行的按需響應(yīng)、快速迭代和動(dòng)態(tài)優(yōu)化

。相比于綜合了計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)CPS，數(shù)字孿生的構(gòu)建作為建設(shè)CPS系統(tǒng)的使能技術(shù)基礎(chǔ)，是CPS具體的物化體現(xiàn)。數(shù)字孿生的應(yīng)用既有產(chǎn)品、也有產(chǎn)線、工廠和車間，直接對(duì)應(yīng)CPS所面對(duì)的產(chǎn)品、裝備和系統(tǒng)等對(duì)象。數(shù)字孿生在創(chuàng)立之初就明確了以數(shù)據(jù)、模型為主要元素構(gòu)建的基于模型的系統(tǒng)工程，更適合采用人工智能或大數(shù)據(jù)等新的計(jì)算能力進(jìn)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)

。數(shù)字孿生與數(shù)字主線（DigitalThread）的區(qū)別

：數(shù)字主線被認(rèn)為是產(chǎn)品模型在各階段演化利用的溝通渠道，是依托于產(chǎn)品全生命周期的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，涵蓋產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈、制造、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)。在整個(gè)產(chǎn)品的生命周期中，通過(guò)提供訪問(wèn)、整合以及將不同/分散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可操作性信息的能力來(lái)通知決策制定者。數(shù)字主線也是一個(gè)允許可連接數(shù)據(jù)流的通信框架，并提供一個(gè)包含生命周期各階段功能的集成視圖。數(shù)字主線有能力為產(chǎn)品數(shù)字孿生提供訪問(wèn)、整合和轉(zhuǎn)換能力，其目標(biāo)是貫通產(chǎn)品生命周期和價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)全面追溯、信息交互和價(jià)值鏈協(xié)同。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品的數(shù)字孿生是對(duì)象、模型和數(shù)據(jù)，而數(shù)字主線是方法、通道、鏈接和接口。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在數(shù)字孿生的廣義模型之中，存在著彼此具有關(guān)聯(lián)的小模型。數(shù)字主線可以明確這些小模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系并提供支持。因此，從全生命周期這個(gè)廣義的角度來(lái)說(shuō)，數(shù)字主線是屬于面向全生命周期的數(shù)字孿生的

。數(shù)字孿生和資產(chǎn)管理殼（AssetadministrationShell）的區(qū)別

：出自工業(yè)4.0的資產(chǎn)管理殼，是德國(guó)自工業(yè)4.0組件開(kāi)始，發(fā)展起來(lái)的一套描述語(yǔ)言和建模工具，從而使得設(shè)備、部件等企業(yè)的每一項(xiàng)資產(chǎn)之間可以完成互聯(lián)互通與互操作。借助其建模語(yǔ)言、工具和通訊協(xié)議，企業(yè)在組成生產(chǎn)線的時(shí)候，可具備通用的接口，即實(shí)現(xiàn)“即插即用”性，大幅度降低工程組態(tài)的時(shí)間，更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的互操作性

。自數(shù)字孿生和資產(chǎn)管理殼的問(wèn)世以來(lái)，更多的觀點(diǎn)是視二者為美國(guó)和德國(guó)的工業(yè)文化不同的體現(xiàn)。實(shí)際上，相較于資產(chǎn)管理殼這樣一個(gè)起到管控和支撐作用的“管家”，數(shù)字孿生如同一個(gè)“執(zhí)行者”，從設(shè)計(jì)、模型和數(shù)據(jù)入手，感知并優(yōu)化物理實(shí)體，同時(shí)推動(dòng)傳感器、設(shè)計(jì)軟件、物聯(lián)網(wǎng)、新技術(shù)的更新迭代。但是，基于這兩者在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層次上比較相近，德國(guó)目前也正努力在把資產(chǎn)管理殼轉(zhuǎn)變?yōu)橹螖?shù)字孿生的基礎(chǔ)技術(shù)。二、數(shù)字孿生相關(guān)概念及內(nèi)涵1、數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)由基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)互動(dòng)層、模型構(gòu)建與仿真分析層、共性應(yīng)用層和行業(yè)應(yīng)用層組成。其中基礎(chǔ)支撐層由具體的設(shè)備組成，包括工業(yè)設(shè)備、城市建筑設(shè)備、交通工具、醫(yī)療設(shè)備組成。數(shù)據(jù)互動(dòng)層包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。模型構(gòu)建與仿真分析層包括數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)仿真和控制。共性應(yīng)用層包括描述、診斷、預(yù)測(cè)、決策四個(gè)方面。行業(yè)應(yīng)用層則包括智能制造、智慧城市在內(nèi)的多方面應(yīng)用。2、數(shù)字孿生生命周期過(guò)程數(shù)字孿生中虛擬實(shí)體的生命周期包括起始、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證與確認(rèn)、部署、操作與監(jiān)控、重新評(píng)估和退役，物理實(shí)體的生命周期包括驗(yàn)證與確認(rèn)、部署、操作與監(jiān)控、重新評(píng)估和回收利用。值得指出的是，一是虛擬實(shí)體在全生命周期過(guò)程中與物理實(shí)體的相互作用是持續(xù)的，在虛擬實(shí)體與物理實(shí)體共存的階段，兩者應(yīng)保持相互關(guān)聯(lián)并相互作用。二是虛擬實(shí)體區(qū)別于物理實(shí)體的生命周期過(guò)程中，存在迭代的過(guò)程。虛擬實(shí)體在驗(yàn)證與確認(rèn)、部署、操作與監(jiān)控、重新評(píng)估等環(huán)節(jié)發(fā)生的變化，可以迭代反饋至設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)

。3、數(shù)字孿生功能視角從數(shù)字孿生功能視角，可以看到數(shù)字孿生應(yīng)用需要在基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下實(shí)現(xiàn)。物理世界中產(chǎn)品、服務(wù)或過(guò)程數(shù)據(jù)也會(huì)同步至虛擬世界中，虛擬世界中的模型和數(shù)據(jù)會(huì)和過(guò)程應(yīng)用進(jìn)行交互。向過(guò)程應(yīng)用輸入激勵(lì)和物理世界信息，可以得到包括優(yōu)化、預(yù)測(cè)、仿真、監(jiān)控、分析等功能的輸出

。三、數(shù)字孿生技術(shù)體系1.數(shù)字孿生技術(shù)架構(gòu)概述數(shù)字孿生以數(shù)字化方式拷貝一個(gè)物理對(duì)象，模擬對(duì)象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，對(duì)產(chǎn)品、制造過(guò)程乃至整個(gè)工廠進(jìn)行虛擬仿真，目的是了解資產(chǎn)的狀態(tài)，響應(yīng)變化，改善業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和增加價(jià)值。在萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代此種軟件設(shè)計(jì)模式的重要性尤為突出，為了達(dá)到物理實(shí)體與數(shù)字實(shí)體之間的互動(dòng)，需要經(jīng)歷諸多的過(guò)程也需要很多基礎(chǔ)的支撐技術(shù)做為依托，更需要經(jīng)歷很多階段的演進(jìn)才能很好的實(shí)現(xiàn)物理實(shí)體在數(shù)字世界中的塑造。首先我們需要構(gòu)建物理實(shí)體在數(shù)字世界中對(duì)應(yīng)的實(shí)體模型，就需要利用知識(shí)機(jī)理、數(shù)字化等技術(shù)構(gòu)建一個(gè)數(shù)字模型，而且我們對(duì)構(gòu)建的數(shù)字模型需要結(jié)合行業(yè)特性做出評(píng)分，是否可以在商業(yè)中投入使用；有了模型還需要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將真實(shí)世界中的物理實(shí)體元信息采集、傳輸、同步、增強(qiáng)之后得到我們業(yè)務(wù)中可以使用的通用數(shù)據(jù)；通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以仿真分析得到數(shù)字世界中的虛擬模型，在此基礎(chǔ)之上我們可以利用AR/VR/MR/GIS等技術(shù)在數(shù)字世界完整復(fù)現(xiàn)出來(lái)，人們才能更友好的與物理實(shí)體交互；在這個(gè)基礎(chǔ)之上我們可以結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)做數(shù)字孿生體的描述、診斷、預(yù)警/預(yù)測(cè)及智能決策等共性應(yīng)用賦能給各垂直行業(yè)

。2.數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)及成熟度模型構(gòu)建層建模“數(shù)字化”是對(duì)物理世界數(shù)字化的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程需要將物理對(duì)象表達(dá)為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能識(shí)別的數(shù)字模型。建模的目的是將我們對(duì)物理世界或問(wèn)題的理解進(jìn)行簡(jiǎn)化和模型化。而數(shù)字孿生的目的或本質(zhì)是通過(guò)數(shù)字化和模型化，用信息換能量，以更少的能量消除各種物理實(shí)體、特別是復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性。所以建立物理實(shí)體的數(shù)字化模型或信息建模技術(shù)是創(chuàng)建數(shù)字孿生、實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的源頭和核心技術(shù)，也是“數(shù)字化”階段的核心。模型構(gòu)建流程示意圖3.概念模型和模型實(shí)現(xiàn)方法數(shù)字孿生模型構(gòu)建的內(nèi)容主要涉及概念模型和模型實(shí)現(xiàn)方法。其中，概念模型從宏觀角度描述數(shù)字孿生系統(tǒng)的架構(gòu)，具有一定的普適性；而模型實(shí)現(xiàn)方法研究主要涉及建模語(yǔ)言和模型開(kāi)發(fā)工具等，關(guān)注如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生模型。在模型實(shí)現(xiàn)方法上，相關(guān)技術(shù)方法和工具呈多元化發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前，數(shù)字孿生建模語(yǔ)言主要有AutomationML、UML、SysML及XML等。一些模型采用通用建模工具如CAD等開(kāi)發(fā)，更多模型的開(kāi)發(fā)是基于專用建模工具如FlexSim和Qfsm等。目前業(yè)界已提出多種概念模型，包括

：1）基于仿真數(shù)據(jù)庫(kù)的微內(nèi)核數(shù)字孿生平臺(tái)架構(gòu)，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)的主動(dòng)管理，為仿真模型的修正和更逼真的現(xiàn)實(shí)映射提供支持

；2）自動(dòng)模型生成和在線仿真的數(shù)字孿生建模方法，首先選擇靜態(tài)仿真模型作為初始模型，接著基于數(shù)據(jù)匹配方法由靜態(tài)模型自動(dòng)生成動(dòng)態(tài)仿真模型，并結(jié)合多種模型提升仿真準(zhǔn)確度，最終通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋實(shí)現(xiàn)在線仿真

；3）包含物理實(shí)體、數(shù)據(jù)層、信息處理與優(yōu)化層三層的數(shù)字孿生建模流程概念框架，以指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字孿生模型的構(gòu)建；4）基于模型融合的數(shù)字孿生建模方法，通過(guò)多種數(shù)理仿真模型的組合構(gòu)建復(fù)雜的虛擬實(shí)體，并提出基于錨點(diǎn)的虛擬實(shí)體校準(zhǔn)方法

；5）全參數(shù)數(shù)字孿生的實(shí)現(xiàn)框架，將數(shù)字孿生分成物理層、信息處理層、虛擬層三層，基于數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、匹配等流程實(shí)現(xiàn)上層數(shù)字孿生應(yīng)用；6）由物理實(shí)體、虛擬實(shí)體、連接、孿生數(shù)據(jù)、服務(wù)組成的數(shù)字孿生五維模型，強(qiáng)調(diào)了由物理數(shù)據(jù)、虛擬數(shù)據(jù)、服務(wù)數(shù)據(jù)和知識(shí)等組成的孿生數(shù)據(jù)對(duì)物理設(shè)備、虛擬設(shè)備和服務(wù)等的驅(qū)動(dòng)作用，并探討了數(shù)字孿生五維模型在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用思路與方案

；7）按照數(shù)據(jù)采集到應(yīng)用分為數(shù)據(jù)保障層、建模計(jì)算層、數(shù)字孿生功能層和沉浸式體驗(yàn)層的四層模型，依次實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理、仿真建模、功能設(shè)計(jì)、結(jié)果呈現(xiàn)等功能。4.信息模型的建立數(shù)字孿生信息模型的建立以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能為目標(biāo)，按照信息模型建立方法及模型屬性信息要求進(jìn)行。數(shù)字孿生信息模型庫(kù)包括以人員、設(shè)備設(shè)施、物料材料、場(chǎng)地環(huán)境等信息為主要內(nèi)容的對(duì)象模型庫(kù)和以生產(chǎn)信息規(guī)則模型庫(kù)、產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫(kù)、技術(shù)知識(shí)規(guī)則模型庫(kù)為主要內(nèi)容的規(guī)則模型庫(kù)。數(shù)字孿生信息模型框架如下圖所示

：a)模型業(yè)務(wù)功能

：模型業(yè)務(wù)功能按照產(chǎn)品生命周期的四個(gè)主要功能展開(kāi)：設(shè)計(jì)仿真基于產(chǎn)品原型庫(kù)、設(shè)計(jì)機(jī)理庫(kù)等設(shè)計(jì)基礎(chǔ)信息，建立產(chǎn)品的虛擬模型。在設(shè)計(jì)仿真階段，還應(yīng)將產(chǎn)品的虛擬模型在包括設(shè)備生產(chǎn)能力、設(shè)備生產(chǎn)環(huán)境的虛擬工廠運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行模擬生產(chǎn)，測(cè)試產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性、可靠性，提升產(chǎn)品研發(fā)效率

。工藝流程規(guī)劃基于工藝知識(shí)庫(kù)、設(shè)備布局信息、倉(cāng)儲(chǔ)情況等工藝流程規(guī)劃基礎(chǔ)信息，完成產(chǎn)品工藝流程規(guī)劃。在工藝流程規(guī)劃階段，還應(yīng)將包括工藝信息的產(chǎn)品虛擬模型在虛擬工廠的生產(chǎn)規(guī)劃中進(jìn)行流程模擬，測(cè)試產(chǎn)品工藝規(guī)劃和流程規(guī)劃的合理性、可靠性，提升工藝流程規(guī)劃效率

。生產(chǎn)測(cè)試基于設(shè)備布局信息、設(shè)備運(yùn)行信息等基礎(chǔ)信息及包括工藝信息和生產(chǎn)信息的產(chǎn)品虛擬模型，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬測(cè)試，測(cè)試產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及生產(chǎn)流程的合理性和可靠性，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)成功率和測(cè)試效率

。產(chǎn)品交付分為實(shí)體產(chǎn)品交付和產(chǎn)品虛擬模型交付兩部分。其中產(chǎn)品虛擬模型應(yīng)包括產(chǎn)品的外觀信息、功能信息、工藝信息等內(nèi)容，可適當(dāng)提前于實(shí)體產(chǎn)品提供給用戶，以滿足用戶提前進(jìn)行模擬測(cè)試的需求

。b)對(duì)象模型庫(kù)

：對(duì)象模型庫(kù)包含人員模型、設(shè)備設(shè)施模型、物料材料模型、場(chǎng)地環(huán)境模型及其相對(duì)應(yīng)的模型關(guān)系。模型元素的屬性信息劃分為靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息兩部分，其中靜態(tài)信息包括身份信息、屬性信息、計(jì)劃信息和靜態(tài)關(guān)系信息，動(dòng)態(tài)信息包括狀態(tài)信息、位置信息、過(guò)程信息及動(dòng)態(tài)關(guān)系信息。c)規(guī)則模型庫(kù)

：規(guī)則模型庫(kù)包含生產(chǎn)工藝規(guī)則模型庫(kù)、生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫(kù)、產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫(kù)、生產(chǎn)物流規(guī)則模型庫(kù)與技術(shù)知識(shí)規(guī)則模型庫(kù)等：生產(chǎn)工藝規(guī)則模型庫(kù)包含工藝基礎(chǔ)信息、工藝清單、工藝路線、工藝要求、工藝參數(shù)、生產(chǎn)節(jié)拍、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等規(guī)則模型信息及其相關(guān)邏輯規(guī)則

。生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫(kù)包含生產(chǎn)計(jì)劃信息、排產(chǎn)規(guī)則信息、生產(chǎn)班組信息、生產(chǎn)線產(chǎn)能信息、生產(chǎn)進(jìn)度信息、生產(chǎn)排程約束信息、生產(chǎn)設(shè)備效率信息之間的邏輯規(guī)則

。產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫(kù)包含產(chǎn)品主數(shù)據(jù)、物料清單、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則、資源清單之間的信息共享與信息交換

。生產(chǎn)物流規(guī)則模型庫(kù)包含物料需求、物流路徑、輸送方式、配送節(jié)拍、在制品轉(zhuǎn)運(yùn)方式、完成入庫(kù)、出庫(kù)等與生產(chǎn)物流相關(guān)的規(guī)則。技術(shù)知識(shí)規(guī)則模型庫(kù)包含工藝原理、操作經(jīng)驗(yàn)、仿真模型、軟件算法等

。d)信息模型組件

：不同的信息模型組件可根據(jù)需要進(jìn)行組合，以形成系統(tǒng)、產(chǎn)線等集成組合。按照應(yīng)用層所提供業(yè)務(wù)功能的不同要求，信息模型組件間的組合可采用層級(jí)組合、關(guān)聯(lián)組合、對(duì)等組合等方式：層級(jí)組合用以描述不同系統(tǒng)層級(jí)的信息模型按照層級(jí)關(guān)系依次組合的信息模型關(guān)系。在層級(jí)組合關(guān)系的描述下，可將具有從屬關(guān)系的不同信息模型結(jié)合，作為整體進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)

。關(guān)聯(lián)組合用以描述不同信息模型之間存在的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。在關(guān)聯(lián)組合關(guān)系的描述下，可將非從屬關(guān)系但相互耦合的信息模型建立關(guān)系，作為整體進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)

。對(duì)等組合用以描述不同信息模型之間存在的非耦合關(guān)系。在對(duì)等關(guān)系的描述下，可將獨(dú)立的非耦合信息模型之間建立關(guān)系，作為整體進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)

。5.數(shù)據(jù)互動(dòng)層物聯(lián)網(wǎng)“數(shù)字化”中的另一層意思是物理世界本身的狀態(tài)變?yōu)榭梢员挥?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能感知、識(shí)別和分析，這些狀態(tài)包括位置、屬性、性能、健康狀態(tài)等，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為原子化向比特化轉(zhuǎn)變提供了完整的解決方案。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)為物理對(duì)象和數(shù)字對(duì)象之間的“互動(dòng)”提供了通道?！盎?dòng)”是數(shù)字孿生的一個(gè)重要特征，主要是指物理對(duì)象和數(shù)字對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)互動(dòng)，當(dāng)然也隱含了物理對(duì)象之間的互動(dòng)以及數(shù)字對(duì)象之間的互動(dòng)。前兩者通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，而后者則是通過(guò)數(shù)字線程實(shí)現(xiàn)。能夠?qū)崿F(xiàn)多視圖模型數(shù)據(jù)融合的機(jī)制或引擎是數(shù)字線程技術(shù)的核心

。6.信息同步當(dāng)前，企業(yè)力求著手建立相關(guān)產(chǎn)業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，將各類時(shí)空資源數(shù)字化，并以數(shù)字空間為載體，鏈接人與物，打造時(shí)空一體的數(shù)字孿生技術(shù)基礎(chǔ)的信息平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步和融通聯(lián)動(dòng)。以基于CIM的Citybase為例，其具有以下特點(diǎn)

：數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘：監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，且在此基礎(chǔ)上可對(duì)設(shè)備的全生命周期進(jìn)行管理，分析挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，輔助運(yùn)營(yíng)決策

。數(shù)據(jù)融通與跨系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：從物聯(lián)網(wǎng)底層進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一連接和管理，支持?jǐn)?shù)據(jù)的靈活調(diào)配，可以更簡(jiǎn)單充分地進(jìn)行數(shù)據(jù)融通與跨系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，真正做到打破“煙囪式管理”

?？臻g索引與事件驅(qū)動(dòng)：將設(shè)備、數(shù)據(jù)及事件與空間聯(lián)系起來(lái)。能以空間為線索完成完整的業(yè)務(wù)閉環(huán)，能各種異常情況進(jìn)行準(zhǔn)確三維空間確定與快速響應(yīng)

。CityBase構(gòu)造了空間數(shù)字底板，構(gòu)建一圖多景，技術(shù)上支持以下功能

：a）數(shù)據(jù)分級(jí)可視化及應(yīng)用，支撐建造、交通、水務(wù)、應(yīng)急等各種城市業(yè)務(wù)場(chǎng)景；b）以空間為核心，融合人、物和行為活動(dòng)，構(gòu)建一套可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)模型

；c）支持大體量模型輕量化，軟件生產(chǎn)工業(yè)化，模型庫(kù)、服務(wù)庫(kù)與應(yīng)用快速組裝

；d）實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻與三維模型配準(zhǔn)融合，生成大范圍三維全景動(dòng)態(tài)監(jiān)控畫(huà)面，形成一張“無(wú)限量”分辨率的大視頻，“一張圖”看全局，無(wú)需切換任何分鏡頭畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域整體現(xiàn)場(chǎng)的全景、實(shí)時(shí)、多角度監(jiān)控，虛擬線上融合共生

；e）支持BIM+傾斜攝影+影響+點(diǎn)云+MAX模型，單體模型等的大場(chǎng)景、海量、大體量數(shù)據(jù)的高逼真渲染

。7.信息強(qiáng)化當(dāng)前，企業(yè)通過(guò)對(duì)多源異構(gòu)孿生數(shù)據(jù)的整合和綜合運(yùn)用，建立“人機(jī)料法環(huán)”各類數(shù)據(jù)的全面采集和深度分析數(shù)字體系，全面建立以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的運(yùn)營(yíng)與管理模式，有助于探索基于數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型變革新路徑。數(shù)字孿生的信息強(qiáng)化主要包括以下幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)管理

。a）數(shù)據(jù)清洗：數(shù)據(jù)清洗對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新審查和校驗(yàn)的過(guò)程，目的在于刪除重復(fù)信息、糾正存在的錯(cuò)誤，并提供數(shù)據(jù)一致性。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新審查和校驗(yàn)的過(guò)程，目的在于刪除重復(fù)信息、糾正存在的錯(cuò)誤，并提供數(shù)據(jù)一致性。發(fā)現(xiàn)并糾正數(shù)據(jù)文件中可識(shí)別的錯(cuò)誤的最后一道程序，包括檢查數(shù)據(jù)一致性，處理無(wú)效值和缺失值，去除無(wú)用的數(shù)據(jù)

。b）數(shù)據(jù)分類：數(shù)據(jù)分類主要對(duì)清洗過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，使數(shù)據(jù)的類別清晰、明確。數(shù)據(jù)分類主要包括以下原則：現(xiàn)實(shí)性原則、穩(wěn)定性原則、持續(xù)性原則、均衡性原則、揭示性原則、規(guī)范性原則、系統(tǒng)性原則、明確性原則、擴(kuò)展性原則。結(jié)合數(shù)據(jù)建模服務(wù)，通過(guò)采用人、機(jī)、料、法、環(huán)的原則進(jìn)行數(shù)據(jù)分類。c）數(shù)據(jù)編碼：數(shù)據(jù)編碼主要將不同的信息記錄采用不同的編碼，一個(gè)碼點(diǎn)可以代表一條信息記錄。由于計(jì)算機(jī)要處理的數(shù)據(jù)信息十分龐雜，有些數(shù)據(jù)庫(kù)所代表的含義又使人難以記憶。為了便于使用，容易記憶，常常要對(duì)加工處理的對(duì)象進(jìn)行編碼，用一個(gè)編碼符合代表一條信息或一串?dāng)?shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼在計(jì)算機(jī)的管理中非常重要，可以方便地進(jìn)行信息分類、校核、合計(jì)、檢索等操作。系統(tǒng)可以利用編碼來(lái)識(shí)別每一個(gè)記錄，區(qū)別處理方法，進(jìn)行分類和校核，從而克服項(xiàng)目參差不齊的缺點(diǎn)，節(jié)省存儲(chǔ)空間，提高處理速度，同時(shí)也有利于數(shù)據(jù)建模服務(wù)對(duì)于數(shù)據(jù)的快速匹配。d）數(shù)據(jù)標(biāo)簽：通過(guò)數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分類來(lái)將毛坯數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)簽數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)標(biāo)簽管理對(duì)海量標(biāo)簽數(shù)據(jù)的管理，包括去重、合并、轉(zhuǎn)義等數(shù)據(jù)標(biāo)簽的操作

。通常來(lái)說(shuō)，數(shù)字孿生價(jià)值的實(shí)現(xiàn)，在于數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的連接。數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系才是重中之重，而不是單純的數(shù)據(jù)本身。因此對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)建立數(shù)據(jù)標(biāo)簽，有利于數(shù)據(jù)屬性的管理，對(duì)數(shù)據(jù)之間關(guān)系的建立及維護(hù)發(fā)揮重要作用。通過(guò)交換和共享數(shù)據(jù)標(biāo)簽，來(lái)充實(shí)已掌握的數(shù)據(jù)標(biāo)簽，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)簽與數(shù)據(jù)建模的相互匹配

。e）數(shù)據(jù)壓縮：為了減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)帶寬的占用量，在實(shí)際傳輸時(shí)，將會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓。具體的壓縮庫(kù)，可以是ZLIB、LZMA或LZO等等。具體選用哪種壓縮庫(kù)，以及具體的壓縮級(jí)別，各生產(chǎn)廠用戶都可以在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行自定義設(shè)置。8.仿真分析層仿真預(yù)測(cè)是指對(duì)物理世界的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。這需要數(shù)字對(duì)象不僅表達(dá)物理世界的幾何形狀，更需要數(shù)字模型中融入物理規(guī)律和機(jī)理，這是仿真世界的特長(zhǎng)。仿真技術(shù)不僅建立物理對(duì)象的數(shù)字化模型，還要根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，通過(guò)物理學(xué)規(guī)律和機(jī)理來(lái)計(jì)算、分析和預(yù)測(cè)物理對(duì)象的未來(lái)狀態(tài)。物理對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)則通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字線程獲得。這種仿真不是對(duì)一個(gè)階段或一種現(xiàn)象的仿真，應(yīng)是全周期和全領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)仿真，譬如產(chǎn)品仿真、虛擬試驗(yàn)、制造仿真、生產(chǎn)仿真、工廠仿真、物流仿真、運(yùn)維仿真、組織仿真、流程仿真、城市仿真、交通仿真、人群仿真、戰(zhàn)場(chǎng)仿真等。如何在大體量的數(shù)據(jù)中，通過(guò)高效的挖掘方法實(shí)現(xiàn)價(jià)值提煉，是數(shù)字孿生重點(diǎn)解決問(wèn)題之一。數(shù)字孿生信息分析技術(shù)，通過(guò)AI智能計(jì)算模型、算法，結(jié)合先進(jìn)的可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化的信息分析和輔助決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體運(yùn)行指標(biāo)的監(jiān)測(cè)與可視化，對(duì)模型算法的自動(dòng)化運(yùn)行，以及對(duì)物理實(shí)體未來(lái)發(fā)展的在線預(yù)演，從而優(yōu)化物理實(shí)體運(yùn)行。其工作流程圖如下：模型管理模型是數(shù)字孿生信息分析的核心，具有專業(yè)性。例如，國(guó)土空間規(guī)劃的各類規(guī)則模型、評(píng)價(jià)模型、評(píng)估模型，可為國(guó)土空間規(guī)劃編制、審查、實(shí)施、監(jiān)測(cè)、評(píng)估和預(yù)警等提供支撐。模型管理應(yīng)包括模型可視化流程設(shè)計(jì)、插件框架式模型設(shè)計(jì)和管理擴(kuò)展模型以及發(fā)布模型服務(wù)能力，通過(guò)算法注冊(cè)、數(shù)據(jù)源管理及配套可視化工具實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建。指標(biāo)管理指標(biāo)是判斷物理實(shí)體運(yùn)行狀態(tài)好壞的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)指標(biāo)管理、指標(biāo)計(jì)算配置、指標(biāo)值管理及數(shù)據(jù)字典管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)施評(píng)估指標(biāo)項(xiàng)、指標(biāo)體系及指標(biāo)元數(shù)據(jù)、指標(biāo)維度、指標(biāo)值、指標(biāo)狀態(tài)及指標(biāo)計(jì)算方式等的信息化管理，便于指標(biāo)庫(kù)的快速操作、更新維護(hù)以及指標(biāo)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。協(xié)同計(jì)算能力高性能的協(xié)同計(jì)算是數(shù)字孿生信息分析的效率保障。在數(shù)字孿生模式下，物理實(shí)體實(shí)現(xiàn)高度數(shù)字化，同時(shí)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)資源，高性能的協(xié)同計(jì)算將提供算力支撐，主要包括強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理中心和邊緣計(jì)算中心，為數(shù)字孿生的高效運(yùn)行提供運(yùn)行決策。以自動(dòng)駕駛車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為例，通過(guò)車輛獲得的車輛周邊感知數(shù)據(jù)和車路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施獲得的路況數(shù)據(jù)，在邊緣計(jì)算中心進(jìn)行環(huán)境理解、導(dǎo)航規(guī)劃、高精地圖更新等數(shù)據(jù)處理及決策，然后在交通部門的云計(jì)算中心實(shí)現(xiàn)指揮交通控制決策。9.共性應(yīng)用層數(shù)字孿生的映射關(guān)系是雙向的，一方面，基于豐富的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和先進(jìn)的算法模型，可以高效地在數(shù)字世界對(duì)物理對(duì)象的狀態(tài)和行為進(jìn)行反映；另一方面，通過(guò)在數(shù)字世界中的模擬試驗(yàn)和分析預(yù)測(cè)，可為實(shí)體對(duì)象的指令下達(dá)、流程體系的進(jìn)一步優(yōu)化提供決策依據(jù)，大幅提升分析決策效率。數(shù)字孿生可以為實(shí)際業(yè)務(wù)決策提供依據(jù)，可視化決策系統(tǒng)最具有實(shí)際應(yīng)用意義的，是可以幫助用戶建立現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字孿生?；诩扔泻Ａ繑?shù)據(jù)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)可視化建立一系列業(yè)務(wù)決策模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)當(dāng)前狀態(tài)的評(píng)估、對(duì)過(guò)去發(fā)生問(wèn)題的診斷，以及對(duì)未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，為業(yè)務(wù)決策提供全面、精準(zhǔn)的決策依據(jù)。從而形成“感知—預(yù)測(cè)—行動(dòng)”的智能決策支持系統(tǒng)。首先，智能決策支持系統(tǒng)利用傳感器數(shù)據(jù)或來(lái)自其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)。其次，系統(tǒng)采用模型來(lái)預(yù)測(cè)在各種策略下可能產(chǎn)生的結(jié)果。最后，決策支持系統(tǒng)使用一個(gè)分析平臺(tái)尋找可實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的最佳策略

。數(shù)字孿生技術(shù)真正改變了智能決策支持系統(tǒng)的部署方式。數(shù)字孿生是對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化表示，借此了解基礎(chǔ)設(shè)施如何工作。當(dāng)我們將決策支持系統(tǒng)與數(shù)字孿生相結(jié)合時(shí)，產(chǎn)出的是獨(dú)特的、一個(gè)能夠不斷學(xué)習(xí)和不斷適應(yīng)的決策支持系統(tǒng)。我們將這種新的模式轉(zhuǎn)變稱為“智能決策”。通過(guò)以下的多種智能決策技術(shù)，我們?cè)跀?shù)字孿生中結(jié)合過(guò)去某實(shí)體的運(yùn)營(yíng)歷史來(lái)經(jīng)營(yíng)，當(dāng)新事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)學(xué)習(xí)更多，從而運(yùn)行地更準(zhǔn)確：三維空間分析技術(shù)

：基于三維模型的空間布局和關(guān)系，在場(chǎng)景的地形或模型數(shù)據(jù)表面，相對(duì)于某個(gè)觀察點(diǎn)，基于一定的水平視角、垂直視角及指定范圍半徑，分析該區(qū)域內(nèi)所有通視點(diǎn)的集合。分析結(jié)果用不同顏色表示在觀察點(diǎn)處可見(jiàn)或不可見(jiàn)

。動(dòng)態(tài)單體仿真技術(shù)

：群體仿真數(shù)據(jù)、調(diào)參權(quán)限、高精空間分析，幫助推算群里動(dòng)線的結(jié)果更加準(zhǔn)確，令專業(yè)的算法分析結(jié)果更加直觀，降低決策者對(duì)算法解決和應(yīng)用的門檻。以人流疏散為例，原始數(shù)據(jù)的計(jì)算是算法系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。人流擁堵熱力圖和單位面積斷面人流量統(tǒng)計(jì)。攝像頭監(jiān)測(cè)盲區(qū)、巡更監(jiān)測(cè)區(qū)、擁堵人群影響安防監(jiān)測(cè)等狀態(tài)評(píng)估及智能決策?？臻g流體分析

：通過(guò)柵格化體數(shù)據(jù)（水體或氣體），形成數(shù)千萬(wàn)級(jí)別的三維網(wǎng)格，同步導(dǎo)入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，賦予所有數(shù)據(jù)時(shí)間與空間信息，便于了解到填充物（例如污染物等）擴(kuò)散、暗點(diǎn)、露點(diǎn)的分布狀態(tài)，為業(yè)務(wù)部門巡查提供定位依據(jù)及智能決策分析。事件處置流程仿真技術(shù)通過(guò)接入傳感器數(shù)據(jù)，因此異常事件發(fā)生時(shí)能夠快速定位，并自動(dòng)計(jì)算周圍關(guān)聯(lián)人員的位置關(guān)系，聯(lián)動(dòng)通知系統(tǒng)進(jìn)行處理。以十字路口車輛剮蹭為例，攝像頭報(bào)警后，系統(tǒng)自動(dòng)定位，并能調(diào)用周圍最近其他攝像頭進(jìn)行多角度的核實(shí)。同時(shí)，調(diào)用周圍的溫度傳感器判斷有無(wú)火點(diǎn)。必要時(shí)，選出周圍巡邏人員聯(lián)絡(luò)前往，并通過(guò)通知系統(tǒng)圈定接受信號(hào)的范圍，讓公眾離開(kāi)。這打通了多套系統(tǒng)，提高決策效率。支撐技術(shù)包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI以及區(qū)塊鏈的技術(shù)應(yīng)用。例如，數(shù)字孿生中的孿生數(shù)據(jù)集成了物理感知數(shù)據(jù)、模型生成數(shù)據(jù)、虛實(shí)融合數(shù)據(jù)等高速產(chǎn)生的多來(lái)源、多種類、多結(jié)構(gòu)的全要素/全業(yè)務(wù)/全流程的海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)能夠從數(shù)字孿生高速產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)中提取更多有價(jià)值的信息，以解釋和預(yù)測(cè)現(xiàn)實(shí)事件的結(jié)果和過(guò)程；數(shù)字孿生的規(guī)模彈性很大，單元級(jí)數(shù)字孿生可能在本地服務(wù)器即可滿足計(jì)算與運(yùn)行需求，而系統(tǒng)級(jí)和復(fù)雜系統(tǒng)級(jí)數(shù)字孿生則需要更大的計(jì)算與存儲(chǔ)能力。云計(jì)算按需使用與分布式共享的模式可使數(shù)字孿生使用龐大的云計(jì)算資源與數(shù)據(jù)中心，從而動(dòng)態(tài)地滿足數(shù)字孿生的不同計(jì)算、存儲(chǔ)與運(yùn)行需求；數(shù)字孿生憑借其準(zhǔn)確、可靠、高保真的虛擬模型，多源、海量、可信的孿生數(shù)據(jù)，以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的虛實(shí)交互為用戶提供了仿真模擬、診斷預(yù)測(cè)、可視監(jiān)控、優(yōu)化控制等應(yīng)用服務(wù)。AI通過(guò)智能匹配最佳算法，可在無(wú)需數(shù)據(jù)專家的參與下，自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、分析、融合對(duì)孿生數(shù)據(jù)進(jìn)行深度知識(shí)挖掘，從而生成各類型服務(wù)；數(shù)字孿生有了AI的加持，可大幅提升數(shù)據(jù)的價(jià)值以及各項(xiàng)服務(wù)的響應(yīng)能力和服務(wù)準(zhǔn)確性。區(qū)塊鏈可對(duì)數(shù)字孿生的安全性提供可靠保證，可確保孿生數(shù)據(jù)不可篡改、全程留痕、可跟蹤、可追溯等。獨(dú)立性、不可變和安全性的區(qū)塊鏈技術(shù)，可防止數(shù)字孿生被篡改而出現(xiàn)錯(cuò)誤和偏差，以保持?jǐn)?shù)字孿生的安全，從而鼓勵(lì)更好的創(chuàng)新。此外，通過(guò)區(qū)塊鏈建立起的信任機(jī)制可以確保服務(wù)交易的安全，從而讓用戶安心使用數(shù)字孿生提供的各種服務(wù)。四、數(shù)字孿生應(yīng)用發(fā)展綜述促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合，加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)

。當(dāng)前，以新一代信息技術(shù)為代表的新興技術(shù)突飛猛進(jìn)，加速推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展變革。在推動(dòng)形成以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局背景下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、培育新市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)包容性增長(zhǎng)和可持續(xù)增長(zhǎng)等諸多方面，都發(fā)揮著重要作用

。我國(guó)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。我們正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長(zhǎng)動(dòng)力的攻關(guān)期，這為數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展帶來(lái)了重大機(jī)遇。而數(shù)字孿生作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和提高效能的重要工具，可以有效發(fā)揮其在模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)測(cè)、模擬仿真等方面的作用，助力推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的轉(zhuǎn)型升級(jí)，不僅是技術(shù)問(wèn)題，也不僅是管理問(wèn)題；不只是商業(yè)交換問(wèn)題，也不僅是商業(yè)模式問(wèn)題，而是一種新的價(jià)值模式的問(wèn)題，是要重新定義一個(gè)價(jià)值體系和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。數(shù)字孿生系統(tǒng)和智能供應(yīng)鏈不是從技術(shù)層面，更多的是從為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，為企業(yè)轉(zhuǎn)型，為企業(yè)找到新的價(jià)值模式層面，發(fā)揮現(xiàn)實(shí)作用

。貫通工業(yè)生產(chǎn)信息孤島，釋放數(shù)據(jù)價(jià)值

。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展到高度自動(dòng)化與信息化階段，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量信息。但由于信息的多源異構(gòu)、異地分散特征易形成信息孤島，在工業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有價(jià)值。而數(shù)字孿生為工業(yè)產(chǎn)生的物理對(duì)象創(chuàng)建了虛擬空間，并將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中。工業(yè)人員通過(guò)在虛擬空間中模擬、分析、生產(chǎn)預(yù)測(cè)，能夠仿真復(fù)雜的制造工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造和智能服務(wù)等閉環(huán)優(yōu)化。數(shù)字孿生是未來(lái)數(shù)字化企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，例如可應(yīng)用于以下的常見(jiàn)工業(yè)領(lǐng)域

：1、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

：工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，在沒(méi)有數(shù)字化幫助下，設(shè)計(jì)產(chǎn)品要經(jīng)歷很多次迭代，非常耗費(fèi)資源并影響交付工期。在高度集成化的工業(yè)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中，需要基于精準(zhǔn)的節(jié)拍對(duì)各設(shè)備、物料、質(zhì)檢、人工裝配等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)，以提升整體效率。在傳統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程只能依造人工模擬或者在真實(shí)產(chǎn)線中進(jìn)行驗(yàn)證。因此工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以及工業(yè)產(chǎn)線設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以在虛擬的三維數(shù)字孿生空間中進(jìn)行部件修改調(diào)整，產(chǎn)品尺寸裝配等，以及在虛擬產(chǎn)線中進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、問(wèn)題診斷內(nèi)容，從而大幅降低產(chǎn)品驗(yàn)證工作和裝配可行性，大幅減少迭代過(guò)程中設(shè)備的制造工作量、工期及成本。2、工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)

：在當(dāng)前高度信息化和集成化的工業(yè)生產(chǎn)模式，生產(chǎn)線發(fā)生意外故障時(shí)，很容易致使全產(chǎn)線停機(jī)停產(chǎn)，例如高度精細(xì)化的汽車生產(chǎn)線，會(huì)造成每天數(shù)百萬(wàn)級(jí)的損失。對(duì)于一些特殊工藝生產(chǎn)線，比如高溫高壓下的化工生產(chǎn)線，甚至面臨嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)和衍生災(zāi)害。因此工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要基于大量數(shù)據(jù)，在虛擬數(shù)字空間中進(jìn)行例如設(shè)備診斷、化學(xué)類生產(chǎn)過(guò)程的模擬，以及對(duì)當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)工藝下結(jié)果的仿真預(yù)測(cè)等，從而防止現(xiàn)場(chǎng)故障、生產(chǎn)異常產(chǎn)生出嚴(yán)重后果

。3、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)外部變化，實(shí)現(xiàn)資源能源優(yōu)化配置

：目前，在數(shù)字孿生制造系統(tǒng)已經(jīng)成為了制造業(yè)的研究熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的資源能源優(yōu)化成為當(dāng)前的迫切需求。數(shù)字孿生制造系統(tǒng)與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)相比，具有生產(chǎn)要素多樣、動(dòng)態(tài)生產(chǎn)路徑配置、人/機(jī)/物自主通訊、自組織和數(shù)據(jù)支撐的決策等特點(diǎn)

。實(shí)現(xiàn)資源能源優(yōu)化需要制造系統(tǒng)各部件具有自主智能并能通過(guò)群體協(xié)商尋求全系統(tǒng)穩(wěn)定配置參數(shù)并保持各自部件利益最大化，動(dòng)態(tài)決策系統(tǒng)還需要系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境變化及內(nèi)部故障進(jìn)行實(shí)時(shí)重分配與平衡。生產(chǎn)系統(tǒng)是根據(jù)內(nèi)部條件和外部環(huán)境的變化，對(duì)其內(nèi)部實(shí)行新的組合，從而使生產(chǎn)系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)和功能不斷創(chuàng)新的演進(jìn)過(guò)程。在面對(duì)個(gè)性化定制生產(chǎn)中出現(xiàn)的生產(chǎn)要素多樣、資源配置復(fù)雜問(wèn)題，研究如何進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中資源能源的組織行為和組織形態(tài)動(dòng)態(tài)變遷的有序化處理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源能源的優(yōu)化配置

。一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，在平衡狀態(tài)的條件下可以由無(wú)序到有序的方向發(fā)展，有序的組織通過(guò)一個(gè)“自組織”實(shí)現(xiàn)從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展，這其中需要能量消耗。也就是說(shuō)系統(tǒng)通過(guò)正反饋與外界交互物質(zhì)和能量達(dá)到有序狀態(tài)的不斷增加，當(dāng)超越某一臨界值時(shí)，便達(dá)到了更高一級(jí)的階段，這一階段就是耗散結(jié)構(gòu)。延伸到生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中，如圖所示，面對(duì)個(gè)性化生產(chǎn)，生產(chǎn)系統(tǒng)中的資源在不同訂單的輸入下是混沌狀態(tài)或者是無(wú)序狀態(tài)。通過(guò)耗散結(jié)構(gòu)理論，輸出的狀態(tài)是不同訂單具有不同的設(shè)備應(yīng)用以及設(shè)備之間的有序排列

。在數(shù)字孿生制造系統(tǒng)資源能源優(yōu)化中，系統(tǒng)的復(fù)雜性程度越大，制造過(guò)程的不確定性越大，制造系統(tǒng)的資源能源優(yōu)化困難程度增大。數(shù)字孿生制造系統(tǒng)中資源能源利用耗散理論進(jìn)行優(yōu)化配置：首先將混亂無(wú)序的生產(chǎn)資源進(jìn)行機(jī)器間關(guān)聯(lián)，然后根據(jù)算法將關(guān)聯(lián)設(shè)備按訂單需求進(jìn)行串聯(lián)，形成有序化排列，利用優(yōu)化仿真進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)測(cè)，構(gòu)建出資源分配與生產(chǎn)效益之間的定性映射關(guān)系數(shù)學(xué)模型。最終形成有序化資源能源配置。數(shù)字孿生與傳統(tǒng)的仿真技術(shù)都具有資源優(yōu)化的能力。但是傳統(tǒng)的仿真技術(shù)通常只是物理實(shí)體在數(shù)字空間單向和靜態(tài)的映射，主要用于提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，降低物理測(cè)試成本。相比于仿真技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)的加持下，數(shù)字孿生對(duì)于資源優(yōu)化有著更深遠(yuǎn)的幫助

：雙向：數(shù)字孿生是對(duì)真實(shí)物理產(chǎn)品、設(shè)備或過(guò)程的動(dòng)態(tài)和持續(xù)更新的表示。數(shù)字孿生能夠理解、預(yù)測(cè)產(chǎn)品、設(shè)備或過(guò)程，乃至能對(duì)物理產(chǎn)品實(shí)施控制、改變產(chǎn)品的狀態(tài)讓很多原來(lái)由于物理?xiàng)l件限制、必須依賴于真實(shí)的物理實(shí)體而無(wú)法完成的操作變得觸手可及，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于產(chǎn)品、設(shè)備或過(guò)程的相關(guān)要素資源的優(yōu)化，并進(jìn)一步激發(fā)數(shù)字化創(chuàng)新

。持續(xù)：數(shù)字孿生和物理產(chǎn)品之間的互動(dòng)是不間斷的，貫穿產(chǎn)品的全生命周期。在一定的程度上用來(lái)可以直接描述它對(duì)應(yīng)實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，確保我們對(duì)實(shí)體對(duì)象狀態(tài)的可見(jiàn)。更重要的是幫助我們更深入地辨認(rèn)發(fā)生的事件（如質(zhì)量、故障），理解其原因，并能對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的事件提供預(yù)測(cè)，從而降低企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新、模式創(chuàng)新中的成本、時(shí)間及風(fēng)險(xiǎn)，并且持續(xù)地推動(dòng)產(chǎn)品優(yōu)化，改善客戶體驗(yàn)，極大地驅(qū)動(dòng)了企業(yè)創(chuàng)新行為。開(kāi)放：通過(guò)數(shù)字孿生收集到的海量數(shù)據(jù)，單靠企業(yè)自身的力量來(lái)分析和挖掘其中的價(jià)值是不夠的，企業(yè)需要將數(shù)據(jù)對(duì)第三方開(kāi)放，借助外部合作伙伴的力量充分挖掘數(shù)字孿生的價(jià)值。互聯(lián)：數(shù)字孿生的意義不僅如此，還包括價(jià)值鏈上下游企業(yè)間的數(shù)據(jù)集成以及價(jià)值鏈端到端集成，本質(zhì)是全價(jià)值鏈的協(xié)同。產(chǎn)品數(shù)字孿生作為全價(jià)值鏈的數(shù)據(jù)中心，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全價(jià)值鏈的協(xié)同，因此不僅是要實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)間的數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)共享，也要實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)間的產(chǎn)品協(xié)同開(kāi)發(fā)、協(xié)同制造和協(xié)同運(yùn)維等

。4、實(shí)現(xiàn)全要素?cái)?shù)字化，推動(dòng)新型智慧城市建設(shè)

：中國(guó)的人口增長(zhǎng)率盡管在新世紀(jì)呈現(xiàn)逐年下滑趨勢(shì)，但受到人口基數(shù)和明顯加快的城市化水平的影響，中國(guó)的人口在2019年已經(jīng)升至14億人口增長(zhǎng)。人口的急劇增加與都市化發(fā)展帶來(lái)的交通擁堵、治安惡化、大氣污染、噪音污染等多種“城市病”正嚴(yán)重影響著我們的生活。城市過(guò)大，在短時(shí)間過(guò)多人口集中到城市，不可避免地產(chǎn)生大批失業(yè)、交通擁堵、犯罪增加、環(huán)境惡化、淡水和能源等資源供應(yīng)緊張等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。以及由上述問(wèn)題引起的城市人群易患的身心疾病，這些問(wèn)題和矛盾又在一定程度上制約了城市的發(fā)展，加劇了城市政府的負(fù)擔(dān)，使城市政府陷入了兩難困境

。智慧城市建設(shè)發(fā)展已近十年，至今卻無(wú)一個(gè)城市自我標(biāo)榜已建成了智慧城市。事實(shí)上，智慧城市面臨技術(shù)和非技術(shù)兩大瓶頸難以突破，可謂舉步維艱。所謂技術(shù)瓶頸，是指基于云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)的聚合式的模式創(chuàng)新比較成功，而基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、量子通信等技術(shù)的原始創(chuàng)新極度缺乏，未出現(xiàn)殺手級(jí)應(yīng)用，各功能模塊有機(jī)融合的ONEICT架構(gòu)未能實(shí)現(xiàn)，造成創(chuàng)新只停留在表面，城市運(yùn)行和治理的水平有量的提升，但沒(méi)有質(zhì)的改變。所謂非技術(shù)瓶頸，表現(xiàn)在智慧城市建設(shè)所需的龐大資金問(wèn)題一直沒(méi)有找到解決之道，政府和市場(chǎng)邊界不好劃分，工程周期長(zhǎng)投入大充滿變數(shù)，企業(yè)盈利和資本回報(bào)前景模糊，觀望躑躅之下，推進(jìn)效果可想而知。此外，彰顯智慧所必須的資源共享與業(yè)務(wù)協(xié)同機(jī)制也一直沒(méi)有建立起來(lái)，信息打通仍困難，協(xié)同共治難實(shí)現(xiàn)。兩大瓶頸懸而未決導(dǎo)致智慧城市疲態(tài)盡顯停滯不前，現(xiàn)有的建設(shè)發(fā)展模式亟待突破

。數(shù)字孿生城市通過(guò)對(duì)物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“虛擬世界”，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。物理世界的動(dòng)態(tài)，通過(guò)傳感器精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地反饋到數(shù)字世界。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)由實(shí)入虛，網(wǎng)絡(luò)化智能化實(shí)現(xiàn)由虛入實(shí)，通過(guò)虛實(shí)互動(dòng)，持續(xù)迭代，實(shí)現(xiàn)物理世界的最佳有序運(yùn)行

。數(shù)字孿生城市將推動(dòng)新型智慧城市建設(shè)，在信息空間上構(gòu)建的城市虛擬映像疊加在城市物理空間上，將極大地改變城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，形成虛實(shí)結(jié)合、孿生互動(dòng)的城市發(fā)展新形態(tài)；借助更泛在、普惠的感知，更快速的網(wǎng)絡(luò)，更智能的計(jì)算，一種更加智慧化的新型城市將得以創(chuàng)建

。數(shù)字孿生城市不僅賦予了城市政府全局規(guī)劃和實(shí)時(shí)治理能力，更帶給所有市民能感受到的品質(zhì)生活體驗(yàn)。提升城市規(guī)劃質(zhì)量和水平：數(shù)字孿生城市執(zhí)行快速的“假設(shè)”分析和虛擬規(guī)劃，可迅速摸清城市“家底”，把握城市運(yùn)行脈搏；在規(guī)劃前期和建設(shè)早期了解城市特性、評(píng)估規(guī)劃影響，避免在不切實(shí)際的規(guī)劃設(shè)計(jì)上浪費(fèi)時(shí)間，防止在驗(yàn)證階段重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，以更少的成本、更快的速度，推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)支撐智慧城市頂層設(shè)計(jì)落地

。推動(dòng)以人為核心的城市設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新。數(shù)字孿生城市關(guān)注城鄉(xiāng)居民出行軌跡、收入水準(zhǔn)、家庭結(jié)構(gòu)、日常消費(fèi)等，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并納入模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算。同時(shí)，通過(guò)在信息空間上預(yù)測(cè)人口結(jié)構(gòu)和遷徙軌跡、推演未來(lái)的設(shè)施布局、評(píng)估商業(yè)項(xiàng)目影響等。優(yōu)化智慧城市建設(shè)并評(píng)估其成效，輔助政府在信息化、智慧化建設(shè)中的科學(xué)決策，避免走彎路或重復(fù)、低效建設(shè)

。節(jié)省市民出行時(shí)間總成本：第一時(shí)間感知路況、事故報(bào)警、擁堵分流。為市民消除設(shè)備安全隱患，通過(guò)全城治安事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為市民帶來(lái)關(guān)懷與安全感

。營(yíng)造更加文明的社會(huì)風(fēng)氣：對(duì)于踐踏草坪、非機(jī)動(dòng)車占用機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車逆行等行為，在線推送到城市監(jiān)督部門曝光，有效地起到警示作用，提升全民文明風(fēng)氣。當(dāng)前智慧城市應(yīng)用需求主要包括以下幾個(gè)部分：智慧城市規(guī)劃

：在新區(qū)總體規(guī)劃與詳細(xì)規(guī)劃公布以及城市方案設(shè)計(jì)階段，需要將未來(lái)城市規(guī)劃面貌按照1：1復(fù)原真實(shí)城市空間，不同于以往傳統(tǒng)的規(guī)劃圖紙與效果圖，以最直觀的方式呈現(xiàn)在城市管理者，城市設(shè)計(jì)者與大眾面前。在細(xì)度上將數(shù)據(jù)顆粒度細(xì)化到建筑內(nèi)部的一根水管、一根電線、一個(gè)機(jī)電配件，以及建筑外部的一草一木，在廣度上覆蓋了地上的地塊、河流、道路、建筑，地下的管網(wǎng)、隧道和地鐵線路，為城市建設(shè)實(shí)現(xiàn)可視化賦能，全面查看展望對(duì)城市未來(lái)藍(lán)圖，推演城市規(guī)劃。協(xié)助城市管理者更直觀與全面地對(duì)比城市設(shè)計(jì)方案，更好地做出城市規(guī)劃決策。服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全生命周期，為城市綜合指揮中心各部門提供一張?jiān)诰€的藍(lán)圖，為后續(xù)城市建設(shè)提供支持

。數(shù)據(jù)面板需融合城市數(shù)據(jù)概況，人口密度，新城人口規(guī)劃、建設(shè)用地規(guī)劃、主城區(qū)規(guī)劃等規(guī)劃類相關(guān)數(shù)據(jù)，直觀展示城市現(xiàn)狀與未來(lái)規(guī)劃指標(biāo)。智慧城市設(shè)計(jì)施工

：在城市設(shè)計(jì)與施工階段，需要通過(guò)三維數(shù)字仿真平臺(tái)與工地基建仿真還原，在實(shí)現(xiàn)工程施工可視化智能管理的前提下，提高工程管理信息化水平

。數(shù)據(jù)面板需展示環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目工程信息，節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)管理人員名單與類型統(tǒng)計(jì)。做到項(xiàng)目管理、人員管理、安全管理一張圖，保證施工人員安全實(shí)現(xiàn)人員高效管理調(diào)度，維護(hù)施工環(huán)境的綠色安全

。智慧城市管理運(yùn)營(yíng)

：城市治理是推薦國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的總要內(nèi)容，數(shù)字孿生仿真是實(shí)現(xiàn)“以數(shù)據(jù)智能支撐賦能行業(yè)，實(shí)現(xiàn)城市公共資源的優(yōu)化配置和智能調(diào)度”的關(guān)鍵，是城市實(shí)現(xiàn)可調(diào)度、可運(yùn)營(yíng)、可評(píng)價(jià)的核心所在

。借助數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字孿生城市運(yùn)行場(chǎng)景，將極大改造城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置全市公共資源影響評(píng)估，并建設(shè)數(shù)字駕駛艙以數(shù)字化方式展現(xiàn)現(xiàn)在城市運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)城市管理決策協(xié)同化和智能化“態(tài)勢(shì)有洞察”、“決策有支撐”、“處置有閉環(huán)”，確保城市安全、有序運(yùn)行。5、優(yōu)化城市設(shè)計(jì)布局，打造科學(xué)公共服務(wù)體系

：公共服務(wù)，是21世紀(jì)公共行政和政府改革的核心理念，包括加強(qiáng)城鄉(xiāng)公共設(shè)施建設(shè)，發(fā)展教育、科技、文化、體育、政務(wù)、交通、司法等公共事業(yè)，為社會(huì)公眾參與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化活動(dòng)等提供保障

。城市是一個(gè)開(kāi)放龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，具有人口密度大、基礎(chǔ)設(shè)施密集、子系統(tǒng)耦合等特點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各類數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，圍繞城鄉(xiāng)公共設(shè)施建設(shè)，發(fā)展科技、文化、政務(wù)、交通、司法等等多方面對(duì)城市進(jìn)行高效管理，是現(xiàn)代城市建設(shè)的核心

。6、基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)合理分配醫(yī)療資源，提升公共健康保障效率

：智慧醫(yī)療保健是數(shù)字孿生智能化應(yīng)用的重要組成部分。通過(guò)移動(dòng)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)診室、無(wú)線遠(yuǎn)程會(huì)診、智慧處方、醫(yī)療信息云存儲(chǔ)等智能技術(shù)手段，可提升城市診療覆蓋面與效率，促進(jìn)城市醫(yī)療資源的合理化分配。進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建“電子醫(yī)療”服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備的小型化、無(wú)線化、發(fā)展智慧家庭健康保健、智能健康監(jiān)護(hù)，可大幅降低城市公眾醫(yī)療負(fù)擔(dān)，緩解城市醫(yī)療資源緊缺的壓力。具體應(yīng)用需求如下

：基于患者的健康檔案、就醫(yī)史、用藥史、智能可穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等信息可在云端為患者建立“醫(yī)療數(shù)字孿生”，并在生物芯片、增強(qiáng)分析、邊緣計(jì)算、人工智能等技術(shù)的支撐下模擬人體運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療個(gè)體健康狀況預(yù)測(cè)分析和精準(zhǔn)醫(yī)療診斷。如基于醫(yī)療數(shù)字孿生應(yīng)用，可遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)心血管病人的健康狀態(tài)；當(dāng)智能穿戴設(shè)備傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量到任何異常信息時(shí)，救援機(jī)構(gòu)可立即開(kāi)展急救。同樣通過(guò)醫(yī)療數(shù)字孿生還可通過(guò)在患者體內(nèi)植入生物醫(yī)學(xué)傳感器來(lái)全天監(jiān)控其血糖水平，以提供有關(guān)食物和運(yùn)動(dòng)的建議等。精準(zhǔn)醫(yī)療

。精準(zhǔn)醫(yī)療是未來(lái)的診療模式?；卺t(yī)療數(shù)字孿生，醫(yī)生可通過(guò)對(duì)患者健康大數(shù)據(jù)（基因、生活習(xí)慣、家族病史和病例）的搜集和分析，進(jìn)而提出個(gè)性化、針對(duì)性的治療方式和藥物，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)診斷與治療。這種模式不僅用于患者的疾病治療，更側(cè)重于對(duì)人們疾病的預(yù)防。最大的可能是醫(yī)生根據(jù)患者的基因、生活習(xí)慣等因素制定獨(dú)特的藥物和方案。個(gè)性化藥物使醫(yī)療效率得到優(yōu)化，藥物副作用降低，住院率下降，最終會(huì)體現(xiàn)在患者整體醫(yī)療成本的下降，也緩解了醫(yī)療資源的不足問(wèn)題

。健康監(jiān)測(cè)與管理

。在個(gè)人的健康監(jiān)測(cè)與管理方面，通過(guò)數(shù)字孿生可以更清楚地了解我們身體的變化，對(duì)疾病做出及時(shí)預(yù)警。未來(lái)通過(guò)各種新型醫(yī)療檢測(cè)和掃描儀器以及可穿戴設(shè)備，我們可以完美地復(fù)制出一個(gè)數(shù)字化身體，并可以追蹤這個(gè)數(shù)字化身體每一部分的運(yùn)動(dòng)與變化，從而更好地進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和管理。但同時(shí)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)反饋所帶來(lái)的心理暗示是否會(huì)影響人類健康又會(huì)成為課題

。遠(yuǎn)程醫(yī)療

。通過(guò)5G等傳輸技術(shù)，遠(yuǎn)程醫(yī)療也將能夠更為普及。目前全國(guó)首例基于5G的遠(yuǎn)程人體手術(shù)——帕金森病“腦起搏器”植入手術(shù)成功完成，這對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診療有著重要意義

。對(duì)于城市管理而言，掌握了城市居民群體的醫(yī)療數(shù)字孿生，有助于合理規(guī)劃和分配醫(yī)療資源，以及輔助社保、扶貧等政策制定

。五、數(shù)字孿生應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀隨著物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更加廣泛，各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始計(jì)劃數(shù)字孿生的部署。Gartner的研究顯示，截至2019年1月底實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)中，已有13%的企業(yè)實(shí)施了數(shù)字孿生項(xiàng)目，62%的企業(yè)正在實(shí)施或者有計(jì)劃實(shí)施。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字孿生的延伸和應(yīng)用，而數(shù)字孿生則拓展。了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層面的可能性

。產(chǎn)業(yè)生態(tài)

與美國(guó)、德國(guó)相比，數(shù)字孿生在中國(guó)的研究和受關(guān)注相對(duì)較晚。從2016年開(kāi)始，數(shù)字孿生文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，直到2019年，數(shù)字孿生論文發(fā)表數(shù)量超過(guò)600篇，其中2019年占了近10年發(fā)文總數(shù)量的50%以上。目前關(guān)注數(shù)字研究，并發(fā)表過(guò)相關(guān)報(bào)告的機(jī)構(gòu)/作者主要來(lái)自學(xué)術(shù)界、企業(yè)界以及政府機(jī)構(gòu)。政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)：隨著工信部“智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程”專項(xiàng)，科技部“網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造與智能工廠”等國(guó)家層面的專項(xiàng)實(shí)施，有力促進(jìn)了數(shù)字孿生的發(fā)展。以中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中國(guó)信息通信研究院、賽迪信息產(chǎn)業(yè)（集團(tuán)）有限公司為代表的機(jī)構(gòu)在數(shù)字孿生的概念、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用實(shí)踐等方面開(kāi)展了大量工作，為數(shù)字孿生在中國(guó)的推廣與發(fā)展起到了重要作用。高校及科研院所：高校及科研院所是進(jìn)行數(shù)字孿生理論研究的主力。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，截止2019年12月31日，全球已有超過(guò)1000個(gè)高校、企業(yè)和科研院所開(kāi)展了數(shù)字孿生研究且有相關(guān)研究成果在學(xué)術(shù)刊物公開(kāi)發(fā)表，其中不乏包括德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)、英國(guó)劍橋大學(xué)、美國(guó)斯坦福大學(xué)等世界一流高校

。企業(yè)：企業(yè)積極關(guān)注并開(kāi)展數(shù)字孿生實(shí)踐，將數(shù)字孿生技術(shù)付諸實(shí)現(xiàn)的研發(fā)方，提供數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)咨詢的平臺(tái)方和數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用方

。數(shù)字孿生技術(shù)服務(wù)商方面，以西門子為代表的廠商為了建立更加完整的數(shù)字孿生模型體系，近年來(lái)研發(fā)和整合了質(zhì)量管理、生產(chǎn)計(jì)劃排程、制造執(zhí)行、仿真分析等各領(lǐng)域領(lǐng)先廠商和技術(shù)，支持企業(yè)進(jìn)行涵蓋其整個(gè)價(jià)值鏈的整合及數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字孿生技術(shù)服務(wù)商主要有以下類型：數(shù)據(jù)治理和分析服務(wù)商：這種供應(yīng)商通過(guò)數(shù)字孿生提高他們的分析能力，包括AI和高保真物理能力。比如一些大數(shù)據(jù)分析公司Cognite和SightMachine

；應(yīng)用開(kāi)發(fā)商：這些供應(yīng)商開(kāi)發(fā)數(shù)字孿生提高他們的應(yīng)用能力，為客戶提供垂直細(xì)分市場(chǎng)的解決方案。通過(guò)APM、物流或PLM等應(yīng)用開(kāi)發(fā)數(shù)字孿生模型和組合。比如GEDigital、Oracle

；BPM：重點(diǎn)是BPM（業(yè)務(wù)流程管理），通過(guò)數(shù)字孿生加強(qiáng)這方面的能力。包括BOXARR、XMPro

；IoT平臺(tái)：這種供應(yīng)商通過(guò)數(shù)字孿生提高他們的IoT能力。比如提高資產(chǎn)監(jiān)控和績(jī)效統(tǒng)計(jì)的能力。比如IDbox和ThingWorx

；服務(wù)提供商：以客戶作為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)數(shù)字孿生模型，從而加強(qiáng)他們?cè)诖怪笔袌?chǎng)的行業(yè)知識(shí)，以及分析和應(yīng)用能力。比如Accenture和德勤

。六、數(shù)字孿生在智慧城市領(lǐng)域的應(yīng)用1.數(shù)字孿生應(yīng)用概述中國(guó)以“智慧城市”和“新基建”為代表的建設(shè)模式雖然起步較晚，但爆發(fā)速度前所未有。目前全球近1000個(gè)提出智慧化發(fā)展的城市中，有近500個(gè)中國(guó)城市，占全球數(shù)量的48%。這為中國(guó)下一階段的城市和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展奠定了基礎(chǔ)

。2019年中國(guó)新型智慧城市規(guī)模超過(guò)9000億元，未來(lái)幾年將保持較快速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2023年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1.3萬(wàn)億元。當(dāng)前，安全綜治、智慧園區(qū)、智慧交通是智慧城市建設(shè)投入的重點(diǎn)，三大細(xì)分場(chǎng)景規(guī)模占智慧城市建設(shè)總規(guī)模的71%，而城市級(jí)平臺(tái)、機(jī)器人等新技術(shù)和產(chǎn)品則在快速落地，被更多城市建設(shè)方采納和應(yīng)用

。2018-2023年中國(guó)新型智慧城市市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)（單位：億元）中國(guó)城市智慧化細(xì)分市場(chǎng)占比數(shù)字孿生城市則是數(shù)字孿生技術(shù)在城市層面的廣泛應(yīng)用，通過(guò)構(gòu)建城市物理世界及網(wǎng)絡(luò)虛擬空間一一對(duì)應(yīng)、相互映射、協(xié)同交互的復(fù)雜系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之匹配、對(duì)應(yīng)的孿生城市，實(shí)現(xiàn)城市全要素?cái)?shù)字化和虛擬化、城市狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化、城市管理決策協(xié)同化和智能化，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實(shí)交融的城市發(fā)展新格局。數(shù)字孿生城市既可以理解為實(shí)體城市在虛擬空間的映射狀態(tài)，也可以視為支撐新型智慧城市建設(shè)的復(fù)雜綜合技術(shù)體系，它支撐并推進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理，確保城市安全、有序運(yùn)行

。數(shù)字孿生城市主要有新型基礎(chǔ)設(shè)施、智能運(yùn)行中樞、智慧應(yīng)用體系三大橫向的分層

：基礎(chǔ)設(shè)施層

：城市新型基礎(chǔ)設(shè)施包括全域感知設(shè)施(包括泛智能化的市政設(shè)施和城市部件)、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)施和智能計(jì)算設(shè)施。與傳統(tǒng)智慧城市不同的是，數(shù)字孿生城市的基礎(chǔ)設(shè)施還包括激光掃描、航空攝影、移動(dòng)測(cè)繪等新型測(cè)繪設(shè)施，旨在采集和更新城市地理信息和實(shí)景三維數(shù)據(jù)，確保兩個(gè)世界的實(shí)時(shí)鏡像和同步運(yùn)行

。智能運(yùn)行中樞

：智能運(yùn)行中樞是數(shù)字孿生城市的能力中臺(tái)，由五個(gè)核心平臺(tái)承載，一是泛在感知與智能設(shè)施管理平臺(tái)，對(duì)城市感知體系和智能化設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一接入、設(shè)備管理和反向操控；二是城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)，匯聚全域全量政務(wù)和社會(huì)數(shù)據(jù)，與城市信息模型平臺(tái)整合，展現(xiàn)城市全貌和運(yùn)行狀態(tài)，成為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)治理模式的強(qiáng)大基礎(chǔ)。三是城市信息模型平臺(tái)，與城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)融合，成為城市的數(shù)字底座，是數(shù)字孿生城市精準(zhǔn)映射虛實(shí)互動(dòng)的核心。四是共性技術(shù)賦能與應(yīng)用支撐平臺(tái)，匯聚人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、AR/VR等新技術(shù)基礎(chǔ)服務(wù)能力，以及數(shù)字孿生城市特有的場(chǎng)景服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、仿真服務(wù)等能力，為上層應(yīng)用提供技術(shù)賦能與統(tǒng)一開(kāi)發(fā)服務(wù)支撐。五是泛在網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算資源調(diào)度平臺(tái)，主要是基于未來(lái)軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、云邊協(xié)同計(jì)算等技術(shù)，滿足數(shù)字孿生城市高效調(diào)度使用云網(wǎng)資源

。應(yīng)用服務(wù)層

：應(yīng)用服務(wù)層是面向政府、行業(yè)的業(yè)務(wù)支撐和智慧應(yīng)用，基于數(shù)字孿生城市的應(yīng)用服務(wù)包含城市大數(shù)據(jù)畫(huà)像、人口大數(shù)據(jù)畫(huà)像、城市規(guī)劃仿真模擬、城市綜合治理模擬仿真等智能應(yīng)用，社區(qū)網(wǎng)格化治理、道路交通治理、生態(tài)環(huán)境治理、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化治理等行業(yè)專題應(yīng)用

。2.數(shù)字孿生城市的應(yīng)用效果提升城市規(guī)劃質(zhì)量和水平。當(dāng)前的智慧城市規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)，大部分都屬于概念和功能設(shè)計(jì)，缺乏與實(shí)際人流、物流、資金流的交互，也缺乏對(duì)新技術(shù)引入帶來(lái)的影響分析。數(shù)字孿生城市執(zhí)行快速的“假設(shè)”分析和虛擬規(guī)劃，可迅速摸清城市“家底”，精確到一花一木、一路一橋，把握城市運(yùn)行脈搏；推動(dòng)城市規(guī)劃有的放矢、提前布局，在規(guī)劃前期和建設(shè)早期了解城市特性、評(píng)估規(guī)劃影響，避免在不切實(shí)際的規(guī)劃設(shè)計(jì)上浪費(fèi)時(shí)間，防止在驗(yàn)證階段重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，以更少的成本、更快的速度，推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)支撐智慧城市頂層設(shè)計(jì)落地

。推動(dòng)以人為核心的城市設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新。城市居民是新型智慧城市服務(wù)的核心，也是城市規(guī)劃、建設(shè)需要考慮的關(guān)鍵因素。數(shù)字孿生城市將以人作為城市核心，關(guān)注城鄉(xiāng)居民出行軌跡、收入水準(zhǔn)、家庭結(jié)構(gòu)、日常消費(fèi)等，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并納入模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算。同時(shí)，數(shù)字孿生城市通過(guò)在“比特空間”上預(yù)測(cè)人口結(jié)構(gòu)和遷徙軌跡、推演未來(lái)的設(shè)施布局、評(píng)估商業(yè)項(xiàng)目影響等，將對(duì)實(shí)體城市的設(shè)計(jì)、建設(shè)和實(shí)施產(chǎn)生巨大的影響，甚至重塑城市。搭建可感知、可判斷、快速反應(yīng)的數(shù)字孿生城市，將支撐城市土地空間規(guī)劃、重大項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)隨需響應(yīng)的惠民服務(wù)、觸手可及的協(xié)同指引。優(yōu)化智慧城市建設(shè)并評(píng)估其成效。數(shù)字孿生城市體系以及可視化系統(tǒng)以定量與定性方式，建模分析城市交通路況、人流聚集分布、空氣質(zhì)量、水質(zhì)指標(biāo)等各維度城市數(shù)據(jù)，可讓決策者和評(píng)估者快速、直觀地了解智慧化對(duì)城市環(huán)境、城市運(yùn)行等狀態(tài)的提升效果，評(píng)判智慧項(xiàng)目的建設(shè)效益；實(shí)現(xiàn)城市數(shù)據(jù)挖掘分析，輔助政府在信息化、智慧化建設(shè)中的科學(xué)決策，避免走彎路或重復(fù)、低效建設(shè)。模擬仿真：在數(shù)字世界推演城市運(yùn)行態(tài)勢(shì)在數(shù)字城市仿真，在物理城市執(zhí)行，使城市建設(shè)和發(fā)展少走彎路、不留遺憾，是數(shù)字孿生城市價(jià)值的真正體現(xiàn)。在數(shù)字孿生城市中，運(yùn)用模擬仿真技術(shù)，可進(jìn)行自然現(xiàn)象的仿真、物理力學(xué)規(guī)律的仿真、人群活動(dòng)的仿真，自然災(zāi)害的仿真等，為城市規(guī)劃、管理、45應(yīng)急救援等制定科學(xué)決策，促進(jìn)城市資源公平和快速調(diào)配，支撐建立更加高效智能的城市現(xiàn)代化治理體系

。就目前的發(fā)展階段來(lái)看，對(duì)整個(gè)城市進(jìn)行模擬仿真的軟件產(chǎn)品還未出現(xiàn)，仿真軟件的應(yīng)用范圍還是局限于部分細(xì)分領(lǐng)域，如用于交通仿真的SUMO、VISSIM、Carsim，水動(dòng)力仿真的MIKE21、HEC、SWIMM，景觀環(huán)境仿真的SITES平臺(tái)和物流固廢仿真的Anylogic。國(guó)內(nèi)仿真軟件與國(guó)外相比還有較大差距，國(guó)外廠商掌握CAE有限元算法和CAD核心幾何內(nèi)核算法，國(guó)內(nèi)企業(yè)只能通過(guò)授權(quán)經(jīng)營(yíng)方式使用國(guó)外幾何內(nèi)核，基本不具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，多數(shù)廠商主要基于國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。隨著國(guó)內(nèi)仿真軟件的快速發(fā)展，在交通等部分領(lǐng)域已形成一定優(yōu)勢(shì)。51VR公司自主研發(fā)推出51Sim-One無(wú)人駕駛仿真平臺(tái)，通過(guò)自主研發(fā)的靜態(tài)高精度場(chǎng)景數(shù)據(jù)編輯和自動(dòng)化轉(zhuǎn)換工具，既可對(duì)已采集場(chǎng)景的多種數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，將實(shí)體非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景快速生成高擬真的結(jié)構(gòu)化虛擬仿真場(chǎng)景，又可根據(jù)自動(dòng)駕駛測(cè)試任務(wù)的需要從無(wú)到有構(gòu)建仿真訓(xùn)練流程與評(píng)價(jià)體系，極大提升自動(dòng)駕駛訓(xùn)練效率。百度公司2017年對(duì)外發(fā)布了Apollo（阿波羅）平臺(tái)，其中的仿真平臺(tái)可以提供貫穿自動(dòng)駕駛研發(fā)迭代過(guò)程的完整解決方案，仿真服務(wù)擁有大量的實(shí)際路況及自動(dòng)駕駛場(chǎng)景數(shù)據(jù)，基于大規(guī)模云端計(jì)算容量，打造日行百萬(wàn)公里的虛擬運(yùn)行能力。中視典數(shù)字科技公司依托自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)軟件，專門針對(duì)數(shù)字城市完全自主研發(fā)出產(chǎn)品：數(shù)字城市仿真平臺(tái)（VRP-Digicity）、三維網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（VRPIE）、三維仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)包（VRP-SDK）等，能滿足不同數(shù)字城市規(guī)劃管理領(lǐng)域，不同層次客戶對(duì)數(shù)字仿真的需求

。深度學(xué)習(xí)：推動(dòng)城市自我學(xué)習(xí)智慧成長(zhǎng)數(shù)字孿生城市對(duì)人工智能領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)、自我優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，可使城市從以往部門之間各自為戰(zhàn)、治標(biāo)不治本、被動(dòng)遲緩的基層治理模式，轉(zhuǎn)變?yōu)槿騾f(xié)同治理、問(wèn)題智能響應(yīng)、需求提前預(yù)判的模式，構(gòu)建起高效智慧的城市運(yùn)行規(guī)則。在數(shù)字孿生城市中，對(duì)深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用主要集中在海量數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化等方面

。深度學(xué)習(xí)模型和技術(shù)源流多來(lái)自西方人工智能科學(xué)家,我國(guó)多數(shù)人工智能企業(yè)缺少原創(chuàng)算法，但近年來(lái)科研實(shí)力大幅增長(zhǎng)，目前我國(guó)深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的差距主要在于缺乏體系化的產(chǎn)品、生態(tài)，未能進(jìn)一步沉淀市場(chǎng)應(yīng)用

。目前，數(shù)字孿生城市中較為成熟的深度學(xué)習(xí)產(chǎn)品目前有泰瑞數(shù)創(chuàng)CIMGenerator空間語(yǔ)義平臺(tái)和商湯科技SenseEarth平臺(tái)。前者是一款融合了深度語(yǔ)義信息的AIPAAS平臺(tái)，它包含了一個(gè)強(qiáng)大的人工智能內(nèi)核，可將各類數(shù)據(jù)自動(dòng)解譯生成城市語(yǔ)義模型。同時(shí)支持多數(shù)據(jù)源，包括遙感影像、航空影像、激光點(diǎn)云、建筑圖紙等數(shù)據(jù)輸入，并內(nèi)置插件式AI組件，包括深度學(xué)習(xí)算法框架，內(nèi)插多組網(wǎng)絡(luò)模型，支持分布式架構(gòu)。SenseEarth智能遙感影像解譯平臺(tái)是一款面向公眾公開(kāi)的遙感影像瀏覽及解譯在線工具，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)解析和洞察能力，可提供在線體驗(yàn)基于衛(wèi)星影像的道路提取、艦船檢測(cè)、土地利用分類等人工智能解譯功能，并可支撐用戶瀏覽歷史影像，以月度為單位對(duì)不同時(shí)段的影像進(jìn)行變化檢測(cè)，快速感知城市的變遷與發(fā)展

。七、數(shù)字孿生在智慧建筑領(lǐng)域的應(yīng)用1.數(shù)字孿生應(yīng)用概述“數(shù)字孿生建筑”是將數(shù)字孿生使能技術(shù)應(yīng)用于建筑科技的新技術(shù)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是利用物理建筑模型，使用各種傳感器全方位獲取數(shù)據(jù)的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，以反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體建筑的全生命周期過(guò)程。數(shù)字孿生建筑具有四大特點(diǎn)：精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互、軟件定義、智能干預(yù)。1、精準(zhǔn)映射：數(shù)字孿生建筑通過(guò)各層面的傳感器布設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的全面數(shù)字化建模，以及對(duì)建筑運(yùn)行狀態(tài)的充分感知、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，形成虛擬建筑在信息維度上對(duì)實(shí)體建筑的精準(zhǔn)信息表達(dá)和映射。2、虛實(shí)交互：未來(lái)數(shù)字孿生建筑中，在建筑實(shí)體空間可觀察各類痕跡，在建筑虛擬空間可搜索各類信息，建筑規(guī)劃、建設(shè)以及民眾的各類活動(dòng)，不僅在實(shí)體空間，而且在虛擬空間得到極大擴(kuò)充，虛實(shí)融合、虛實(shí)協(xié)同將定義建筑未來(lái)發(fā)展新模式。3、軟件定義：數(shù)字孿生建筑針對(duì)物理建筑建立相對(duì)應(yīng)的虛擬模型，并以軟件的方式模擬建筑人、事、物在真實(shí)環(huán)境下的行為，通過(guò)云端和邊緣計(jì)算，軟性指引和操控建筑的電熱能源調(diào)度等。4、智能干預(yù)：通過(guò)在“數(shù)字孿生建筑”上規(guī)劃設(shè)計(jì)、模擬仿真等，將建筑可能產(chǎn)生的不良影響、矛盾沖突、潛在危險(xiǎn)進(jìn)行智能預(yù)警，并提供合理可行的對(duì)策建議，以未來(lái)視角智能干預(yù)建筑原有發(fā)展軌跡和運(yùn)行，進(jìn)而指引和優(yōu)化實(shí)體建筑的規(guī)劃、管理，改善服務(wù)。數(shù)字孿生建筑的核心環(huán)節(jié)在于BIM的應(yīng)用。建筑信息模型（BIM）是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具和一種信息建模技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的三維可視化，BIM技術(shù)疊加時(shí)間軸形成4D模型，進(jìn)一步疊加成本信息可構(gòu)筑5D模型，對(duì)建筑進(jìn)行多維度考量，可貫穿建筑全生命周期中規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、分析、出圖、預(yù)制、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、拆除或翻新等所有環(huán)節(jié)。具體到BIM軟件的核心領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)廠商占建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，建筑信息化模型軟件市場(chǎng)仍以國(guó)外廠商為主導(dǎo)：因建筑行業(yè)信息化發(fā)展迅速，作為建筑信息化的核心軟件產(chǎn)品，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件也吸引了越來(lái)越多企業(yè)進(jìn)入。但是由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件專業(yè)技術(shù)門檻較高，目前國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件公司的集中度較高，主流軟件包括北京盈建科軟件股份有限公司YJK建筑結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)、建研科技股份有限公司研發(fā)的PKPM系列軟件、北京探索者軟件技術(shù)股份有限公司的探索者結(jié)構(gòu)系列軟件，MIDASInformationTechnologyCo.，Ltd.的Midas系列軟件、上海佳構(gòu)軟件科技有限公司STRAT軟件、深圳市斯維爾科技股份有限公司SUP系列軟件等幾款國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)品。因國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格較高，對(duì)中國(guó)本土建筑規(guī)范理解不足，國(guó)外軟件只在少量超高層復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有所應(yīng)用，市場(chǎng)份額較??；而國(guó)內(nèi)的軟件，如PKPM系列軟件等等，因研發(fā)應(yīng)用較早，經(jīng)過(guò)了多年發(fā)展在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中具有較高的占有率

。國(guó)內(nèi)建筑信息化模型（BIM）軟件市場(chǎng)上，以Autodesk、DassaultSystems、GRAPHISOFT、Tekla為代表的國(guó)外軟件廠商依然在設(shè)計(jì)BIM軟件領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)的BIM應(yīng)用軟件都采用國(guó)外的Revit、Tekla等平臺(tái)產(chǎn)品。中國(guó)本土BIM軟件廠商數(shù)量較多，開(kāi)發(fā)的軟件產(chǎn)品大多屬于應(yīng)用型軟件，運(yùn)行于基礎(chǔ)平臺(tái)軟件環(huán)境中，這類應(yīng)用型軟件以項(xiàng)目業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，注重將軟件產(chǎn)品與本地化業(yè)務(wù)相結(jié)合，以提升項(xiàng)目推進(jìn)效率，而本土軟件廠商在提供應(yīng)用軟件產(chǎn)品的同時(shí)，也提供相關(guān)配套服務(wù)和業(yè)務(wù)解決方案。但近幾年國(guó)內(nèi)BIM軟件廠商由建造、施工BIM軟件向協(xié)同協(xié)作端軟件發(fā)力，不斷將觸角伸向產(chǎn)業(yè)鏈上下游，通過(guò)本地化產(chǎn)品和配套的技術(shù)服務(wù)支撐，取得了相當(dāng)好的成績(jī)。因BIM軟件研發(fā)需要大量的資金投入，目前國(guó)內(nèi)實(shí)力的BIM研發(fā)企業(yè)主要有魯班、廣聯(lián)達(dá)、鴻業(yè)、品茗等實(shí)力較大的軟件廠商?，F(xiàn)在，知名的BIM軟件供應(yīng)商有Autodesk、Trimble、Bentley、廣聯(lián)達(dá)、RIBSoftware等

。2.典型應(yīng)用場(chǎng)景介紹數(shù)字孿生建筑在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面主要應(yīng)用于以下場(chǎng)景

：場(chǎng)地分析：傳統(tǒng)的場(chǎng)地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過(guò)重、無(wú)法處理大量數(shù)據(jù)信息等弊端；BIM結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GeographiInformationSystem，簡(jiǎn)稱（GIS），對(duì)場(chǎng)地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，通過(guò)BIM及GIS軟件的強(qiáng)大功能，迅速得出令人信服的分析結(jié)果，幫助項(xiàng)目在規(guī)劃階段評(píng)估場(chǎng)地的使用條件和特點(diǎn)，從而做出新建項(xiàng)目最理想的場(chǎng)地規(guī)劃、交通流線組織關(guān)系、建筑布局等關(guān)鍵決策

。功能分析：項(xiàng)目投資方可以使用BIM來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)方案的布局、視野、照明、安全、人體工程學(xué)、聲學(xué)、紋理、色彩及規(guī)范的遵守情況。BIM甚至可以做到建筑局部的細(xì)節(jié)推敲，迅速分析設(shè)計(jì)和施工中可能需要應(yīng)對(duì)的問(wèn)題。方案論證階段還可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解決方案供項(xiàng)目投資方進(jìn)行選擇，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比和模擬分析，找出不同解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)，幫助項(xiàng)目投資方迅速評(píng)估建筑投資方案的成本和時(shí)間。對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，通過(guò)BIM來(lái)評(píng)估所設(shè)計(jì)的空間，可以獲得較高的互動(dòng)效應(yīng)，以便從使用者和業(yè)主處獲得積極的反饋。設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)修改往往基于最終用戶的反饋，在BIM平臺(tái)下，項(xiàng)目各方關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題比較容易得到直觀的展現(xiàn)并迅速達(dá)成共識(shí)，相應(yīng)的需要決策的時(shí)間也會(huì)比以往減少

?？臻g分析：詳圖設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)不合格需要修改，造成設(shè)計(jì)的巨大浪費(fèi)，BIM能夠幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在功能規(guī)劃階段，通過(guò)對(duì)空間進(jìn)行分析來(lái)理解復(fù)雜空間的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，從而節(jié)省時(shí)間，提供對(duì)團(tuán)隊(duì)更多增值活動(dòng)的可能。特別是在客戶討論需求、選擇以及分析最佳方案時(shí)，能借助BIM及相關(guān)分析數(shù)據(jù)，做出關(guān)鍵性的決定。BIM在建筑策劃階段的應(yīng)用成果還會(huì)幫助建筑師在建筑設(shè)計(jì)階段隨時(shí)查看初步設(shè)計(jì)是否符合業(yè)主的要求，是否滿足建筑策劃階段得到的設(shè)計(jì)依據(jù)。公用設(shè)施分析：在廠區(qū)管網(wǎng)規(guī)劃中，通常相關(guān)部門各行其道，造成道路經(jīng)常被開(kāi)挖，管線經(jīng)常被挖斷，造成很大經(jīng)濟(jì)損失。利用數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)對(duì)各類管線進(jìn)行統(tǒng)一信息化處理，以市政規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)進(jìn)行相關(guān)管道的設(shè)計(jì)布線，就可避免錯(cuò)誤發(fā)生，從而優(yōu)化管網(wǎng)布置，提高設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)效率

。信息模型構(gòu)建：以往的二維平面設(shè)計(jì)對(duì)建筑空間尤其是復(fù)雜的建筑空間表達(dá)效率較低，BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。一個(gè)完善的信息模型，能夠連接建筑項(xiàng)目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源，是對(duì)工程對(duì)象的完整描述，可被建設(shè)項(xiàng)目各參與方普遍使用，支持建設(shè)項(xiàng)目生命期中動(dòng)態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。建筑信息模型同時(shí)又是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效率和大量減少風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字孿生建筑在建設(shè)實(shí)施環(huán)節(jié)主要應(yīng)用于以下場(chǎng)景

：施工策劃：施工組織是對(duì)施工活動(dòng)實(shí)行科學(xué)管理的重要手段，它決定了各階段的施工準(zhǔn)備工作內(nèi)容，傳統(tǒng)施工組織設(shè)計(jì)很難協(xié)調(diào)施工過(guò)程中各施工單位、各施工工種、各項(xiàng)資源之間的相互關(guān)系。BIM施工組織可視化在編制施工方案、施工組織設(shè)計(jì)的同時(shí)，將BIM技術(shù)融入到整個(gè)環(huán)節(jié)中去，以直觀可視化的方式進(jìn)行方案編制輔助、方案模擬驗(yàn)證、方案優(yōu)化、方案敲定等。從方案模型創(chuàng)建到方案優(yōu)化再到方案敲定輸出，全部基于BIM技術(shù)可視化呈現(xiàn)，更加有益于保證施工組織設(shè)計(jì)可行性。造價(jià)控制：施工單位精細(xì)化管理很難實(shí)現(xiàn)的根本原因在于，海量的工程數(shù)據(jù)無(wú)法快速準(zhǔn)確獲取，以便更好的支持資源計(jì)劃，致使經(jīng)驗(yàn)主義盛行。而數(shù)字孿生建筑可以讓建筑模型快速準(zhǔn)確的獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為施工單位制定精準(zhǔn)的資源計(jì)劃提供有效支持，大大減少了資源、物流和倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，為實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)支撐

。進(jìn)度管理：建筑施工是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的過(guò)程，隨著建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度不斷提高，使得施工項(xiàng)目管理變得極為復(fù)雜。通過(guò)將BIM與施工進(jìn)度計(jì)劃相鏈接，將空間信息與時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的4D（3D+Time）模型中，可以直觀、精確地反映整個(gè)建筑的施工過(guò)程。可以在項(xiàng)目建造過(guò)程中合理制定施工計(jì)劃、4D精確掌握施工進(jìn)度，優(yōu)化使用施工資源以及科學(xué)地進(jìn)行場(chǎng)地布置，對(duì)整個(gè)工程的施工進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量

。施工模擬：通過(guò)BIM可以對(duì)項(xiàng)目的重點(diǎn)或難點(diǎn)部分進(jìn)行可建性模擬，對(duì)于一些重要的施工環(huán)節(jié)或采用新施工工藝的關(guān)鍵部位進(jìn)行模擬和分析，如可進(jìn)行深基坑支護(hù)分析，各專業(yè)綜合管線干涉分析等，也可以利用BIM技術(shù)結(jié)合施工組織計(jì)劃進(jìn)行預(yù)演以提高復(fù)雜建筑體系的可造性。借助BIM對(duì)施工組織的模擬，項(xiàng)目管理方能夠非常直觀地了解整個(gè)施工安裝環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和安裝工序，并清晰把握在安裝過(guò)程中的難點(diǎn)和要點(diǎn)，施工方也可以進(jìn)一步對(duì)原有安裝方案進(jìn)行優(yōu)化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性

。八、數(shù)字孿生在智慧健康領(lǐng)域的應(yīng)用智慧健康是通過(guò)利用移動(dòng)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)診室、無(wú)線遠(yuǎn)程會(huì)診和醫(yī)療信息云存儲(chǔ)等智能技術(shù)手段，以此提高診療效率，提升城市診療覆蓋面與效率，促進(jìn)城市醫(yī)療資源的合理化分配。將數(shù)字孿生應(yīng)用在智慧健康系統(tǒng)中，可以基于患者的健康檔案、就醫(yī)史、用藥史、智能可穿戴設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)等信息在云端為患者建立“醫(yī)療數(shù)字孿生體”，并在生物芯片、增強(qiáng)分析、邊緣計(jì)算、人工智能等技術(shù)的支撐下模擬人體運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療個(gè)體健康狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測(cè)分析和精準(zhǔn)醫(yī)療診斷。如基于醫(yī)療數(shù)字孿生體應(yīng)用，可遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)心血管病人的健康狀態(tài)；當(dāng)智能穿戴設(shè)備傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量到任何異常信息時(shí)，救援機(jī)構(gòu)可立即開(kāi)展急救。同樣醫(yī)療數(shù)字孿生體還可通過(guò)在患者體內(nèi)植入生物醫(yī)學(xué)傳感器來(lái)全天監(jiān)控其血糖水平，以提供有關(guān)食物和運(yùn)動(dòng)的建議等

。將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用在智慧健康中，構(gòu)建其應(yīng)用框架如下