數(shù)字化大體系中，數(shù)字孿生的概念極為重要。數(shù)字孿生也被稱為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像。

什么是數(shù)字孿生？3D模型建立是否就是數(shù)字孿生？對(duì)于工程行業(yè)建立了BIM模型是否算實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生？數(shù)字對(duì)象與物理對(duì)象呈現(xiàn)什么樣的關(guān)系時(shí)，算是實(shí)現(xiàn)了數(shù)字孿生。這些問題理清非常重要。

“數(shù)字孿生”概念和技術(shù)如此重要，2016年起，Gartner連續(xù)四年都將“數(shù)字孿生”（Digital Twin）列為當(dāng)年的十大戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)，持續(xù)看好數(shù)字孿生在未來發(fā)展的前景。

（圖片來自Gartner）

理論與實(shí)證越來越多驗(yàn)證，數(shù)字孿生技術(shù)已是我們向智慧行業(yè)和智慧社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，要想實(shí)現(xiàn)智慧化，必先實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，數(shù)字孿生技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化必備技術(shù)。沒有對(duì)管理對(duì)象和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生，數(shù)字化原則上就沒有實(shí)現(xiàn)，智能化也就不可能實(shí)現(xiàn)。

很多人認(rèn)為，“數(shù)字孿生”思想由密歇根大學(xué)的教授 Michael Grieves 博士最早2002年提出的， 但并沒有充分資料支撐。真正有據(jù)可查的是，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）最早2009提年出了數(shù)字孿生概念，用于解決戰(zhàn)斗機(jī)維度工作的數(shù)字化支持。2009年美國空軍實(shí)驗(yàn)室（AFRL）提出了“機(jī)身數(shù)字孿生（Airframe Digital Twin）”的概念。2010年NASA也開始在技術(shù)路線圖中使用“數(shù)字孿生（Digital Twin）”術(shù)語。

大約從2014年開始，西門子、達(dá)索、PTC、ESI、ANSYS等知名工業(yè)軟件公司，都在市場(chǎng)宣傳中使用“Digital Twin”術(shù)語，并陸續(xù)在技術(shù)構(gòu)建、概念內(nèi)涵上做了很多深入研究和拓展。

“數(shù)字孿生”的定義

數(shù)字孿生的定義還沒有完全被權(quán)威定義，還各有說法：

百度百科采用的美國國防采辦大學(xué)的定義：數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

德勤的定義：從根本上講，數(shù)字孿生是以數(shù)字化的形式對(duì)某一物理實(shí)體過去和目前的行為或流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，有助于提升企業(yè)績(jī)效。

資料來源：德勤大學(xué)出版社

ANSYS公司：數(shù)字孿生是在數(shù)字世界建立一個(gè)與真實(shí)世界系統(tǒng)的運(yùn)行性能完全一致，且可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真的仿真模型。利用安裝在真實(shí)系統(tǒng)上的傳感器數(shù)據(jù)作為該仿真模型的邊界條件，實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界的系統(tǒng)與數(shù)字世界的系統(tǒng)同步運(yùn)行。

中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心劉亞威：從本質(zhì)上來看，數(shù)字孿生是一個(gè)對(duì)物理實(shí)體或流程的數(shù)字化鏡像。創(chuàng)建數(shù)字孿生的過程，集成了人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和傳感器數(shù)據(jù)，以建立一個(gè)可以實(shí)時(shí)更新的、現(xiàn)場(chǎng)感極強(qiáng)的“真實(shí)”模型，用來支撐物理產(chǎn)品生命周期各項(xiàng)活動(dòng)的決策。

本文的“數(shù)字孿生”定義：數(shù)字孿生就是通過軟件數(shù)字建模技術(shù)將管理運(yùn)營對(duì)象（物理實(shí)體、業(yè)務(wù)或流程）在軟件系統(tǒng)（數(shù)字世界）中實(shí)現(xiàn)數(shù)字還原和數(shù)字建模，盡可能實(shí)現(xiàn)數(shù)字模型與物理世界中的物理對(duì)象一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)完全的映射，不僅具有有業(yè)務(wù)、管理所需要的所有高細(xì)度數(shù)據(jù)，還能仿真出真實(shí)管理運(yùn)營對(duì)象的越來越全面的業(yè)務(wù)邏輯、空間邏輯和物理邏輯。這樣就實(shí)現(xiàn)了管理運(yùn)營對(duì)象的數(shù)字孿生，即在軟件系統(tǒng)有一個(gè)管理運(yùn)營對(duì)象的數(shù)字孿生體，可以越來越完全的反映、模擬和仿真真實(shí)管理運(yùn)營對(duì)象的真實(shí)情況，這樣可以還原過去，預(yù)測(cè)未來，驗(yàn)證很多假定，給予設(shè)定的場(chǎng)景數(shù)據(jù)，就能驗(yàn)證會(huì)發(fā)生的結(jié)果。

隨著近年數(shù)字建模技術(shù)的快速發(fā)展，通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市、行業(yè)、企業(yè)和業(yè)務(wù)智能化管理有了可行的路徑。

數(shù)字建模技術(shù)的體系很龐大，傳統(tǒng)的信息化系OA、ERP統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)線性流程和業(yè)務(wù)的數(shù)字建模，在一些行業(yè)包括工程行業(yè)的某些業(yè)務(wù)在其它數(shù)字化技術(shù)如IOT的協(xié)同下，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的數(shù)字化是可行的。有沒有實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建模，關(guān)鍵在看數(shù)字對(duì)象能否1:1還原業(yè)務(wù)對(duì)象，業(yè)務(wù)邏輯能模擬仿真出來，所有的數(shù)據(jù)能調(diào)到利用，所有的數(shù)據(jù)關(guān)系能還業(yè)務(wù)對(duì)象真實(shí)邏輯構(gòu)建出來，因此并不是實(shí)現(xiàn)3D才是數(shù)字化，當(dāng)然更不是大數(shù)據(jù)就是數(shù)字化。

大數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生

有了大數(shù)據(jù)，為什么還要數(shù)字孿生。大數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生無必然關(guān)系，數(shù)據(jù)量再大，也很難反映真實(shí)世界關(guān)系，且缺少數(shù)字孿生體構(gòu)建數(shù)據(jù)關(guān)系，大量數(shù)據(jù)無法解讀，無法利用，無法創(chuàng)造數(shù)據(jù)價(jià)值，所以數(shù)字化（實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生）才極為重要。

現(xiàn)在很多互聯(lián)網(wǎng)大廠擅長(zhǎng)大數(shù)據(jù)處理和算法，在零售等一些相對(duì)簡(jiǎn)單的行業(yè)可以說是有了數(shù)字化能力，但對(duì)于工程、智慧城市這些基于建筑、工程項(xiàng)目和城市基礎(chǔ)設(shè)施的領(lǐng)域，這些大廠的數(shù)字化能力仍然相差很遠(yuǎn)。

當(dāng)前我們有了越來越大的感知能力，即掌握的數(shù)據(jù)越來越大。但現(xiàn)在實(shí)際情況是很多數(shù)據(jù)根本用不起來，并消費(fèi)巨大的存儲(chǔ)空間和能源，原因在于這些數(shù)據(jù)之間關(guān)系建立不起來，很難實(shí)現(xiàn)集成計(jì)算、整體計(jì)算，即現(xiàn)在人們很難讀這些數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)利用率很低。如果這些數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯、空間邏輯、物理邏輯被高效率低成本、完全與物理世界一樣在虛擬世界中被建立起來，就可以被系統(tǒng)高效率計(jì)算利用。

工程行業(yè)的數(shù)字孿生：BIM是關(guān)鍵

實(shí)現(xiàn)工程行業(yè)的數(shù)字孿生，需要一系列數(shù)字化技術(shù)的集成應(yīng)用，OA、ERP、IOT、AI算法等信息技術(shù)系統(tǒng)都會(huì)是其中的重要組成部分，其中BIM最為關(guān)鍵，是工程企業(yè)成為基于數(shù)字模型運(yùn)營企業(yè)的基礎(chǔ)性技術(shù)。

BIM雖然充滿爭(zhēng)議，卻是建設(shè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化關(guān)鍵

這是工程行業(yè)的本質(zhì)決定的。工程行業(yè)是所有行業(yè)中產(chǎn)品最大，不標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，數(shù)據(jù)量最大，低維度的數(shù)據(jù)庫很難完成物理對(duì)象的數(shù)字化建模，即實(shí)現(xiàn)物理對(duì)象的映射。

我們也可以用傳統(tǒng)信息化系統(tǒng)OA、ERP等解決一些業(yè)務(wù)、流程的數(shù)字化，只要通過這些信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)足夠細(xì)度、完整數(shù)據(jù)的獲取，并且能還原卻能動(dòng)態(tài)仿真、模擬出業(yè)務(wù)和流程的業(yè)務(wù)邏輯，原則上就算實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。但無論項(xiàng)目管理的核心業(yè)務(wù)還是企業(yè)級(jí)的核心業(yè)務(wù)，如成本、質(zhì)量、安全、技術(shù)，甚至是財(cái)務(wù)管理，真正實(shí)現(xiàn)工程業(yè)務(wù)（物理對(duì)象）在數(shù)字對(duì)象的還原仿真，需要BIM數(shù)字對(duì)象的技術(shù)支撐，否則難以做到。

BIM的本質(zhì)是人類開始可以用一個(gè)數(shù)據(jù)庫技術(shù)來表達(dá)一個(gè)大型復(fù)雜工程，以往人類只能用線條和平面來表達(dá)一個(gè)工程，僅這一點(diǎn)，BIM就是人類革命性技術(shù)，將帶來整個(gè)社會(huì)的深遠(yuǎn)影響，

幾個(gè)認(rèn)知誤區(qū)

傳統(tǒng)信息化就是數(shù)字化

不能實(shí)現(xiàn)物理對(duì)象 1:1 數(shù)字還原，建立完全仿真出物理對(duì)象業(yè)務(wù)邏輯的信息系統(tǒng)原則就未達(dá)到數(shù)字化的層級(jí)，現(xiàn)有傳統(tǒng)信息化技術(shù)對(duì)較簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)和流程能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建模，對(duì)大量核心業(yè)務(wù)脫離BIM技術(shù)還是不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

3D就是數(shù)字化

非BIM的3D模型技術(shù)都是非數(shù)字化的，激光掃描、傾斜攝影形成的3D模型是非數(shù)字化的。還是要根據(jù)數(shù)字化的定義去判斷數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)程度。不能還原仿真業(yè)務(wù)邏輯的信息模型都還不是數(shù)字化模型。

藍(lán)圖、電子文檔（PDF、CAD）、OA&ERP、BIM、AI，是工程行業(yè)從物理介質(zhì)表達(dá)，到電子化、信息化、數(shù)字化，最后到智能化，這是一個(gè)漸近的過程。

僅有IOT的智慧工地

IOT不論有多少個(gè)專業(yè)系統(tǒng)，原則上物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，還遠(yuǎn)未達(dá)到智能化程度?；旧现粚?shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)感知，各個(gè)IOT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)關(guān)系并未建立起來，未能對(duì)所有IOT子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集成計(jì)算，當(dāng)作一個(gè)整體來處理數(shù)據(jù)，智能化程度就還相當(dāng)有限。

沒有數(shù)字化就在講智能化

AI的作用是有前提的。

AI通過機(jī)器學(xué)習(xí)可以分析出相關(guān)性，或判斷出一些趨勢(shì)，但更多的業(yè)務(wù)分析還是不行，只能用于局部小場(chǎng)景。事實(shí)了如果數(shù)字對(duì)象已能還原出物理對(duì)象的業(yè)務(wù)邏輯，不用AI 算法，直接用業(yè)務(wù)算法即能解決大部分業(yè)務(wù)問題。數(shù)字化對(duì)象對(duì)算法的要求降低了，更準(zhǔn)確了，算力要求更低了。

結(jié)語：智能化企業(yè)是基于數(shù)字模型運(yùn)管的企業(yè)

要實(shí)現(xiàn)智能化企業(yè)，要先實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級(jí)，即要先完成所有業(yè)務(wù)和決策越來越基于管理的數(shù)字化模型，對(duì)工程實(shí)體進(jìn)行數(shù)字化建模，對(duì)管理流程進(jìn)行數(shù)字化建模，對(duì)企業(yè)運(yùn)營模式進(jìn)行數(shù)字化建模。

對(duì)工程企業(yè)用好BIM就是關(guān)鍵之一，雖然BIM近年還有不小負(fù)面影響。BIM技術(shù)已相當(dāng)成熟，用好還要花些心思。