数字孪生的起源，得到了工业界的积极响应，从事计算机应用的各方玩家纷至沓来
总结：本系列评论文章记录了作者最近对数字孪生的反思。首先回顾和评论数据孪生概念的由来数字孪生开发 ，其次回顾和评论各大工业软件巨头如何定义和使用数字孪生，然后从基本工作原理的角度重新审视数字孪生“数字世界”@>，在上述工作的基础上，我对数字孪生发表了我的个人看法，并对想进入该领域的后来者提出建议。本系列文章的撰写得到了e-works数字企业网主编黄培博士的鼓励，并给出了宝贵意见。我要表示衷心的感谢！ .
本文是一系列批评文章中的第二篇。
在上一篇数字孪生原创故事中，我回顾并评论了三个关于数字孪生的原创故事。 NASA提出数字孪生后，产生了巨大的影响，得到了业界的积极响应。各行各业的电脑应用玩家蜂拥而至，数字孪生的花朵开始遍地开花。本文重点关注几家行业软件巨头和行业组织，他们都是数字孪生的实践者、数字孪生的获得者、数字孪生的推动者——为我们提供各种强大的支持工具，成为数字孪生ideas 市场的主要传播者。审核的主要依据是其官网正式发布的文章、白皮书等相关资料。
01
西门子和数字孪生
西门子不仅是工业自动化领域的巨头数字孪生，也是工业软件领域的巨头。西门子较早将数字孪生的概念引入其产品战略，在市场上具有巨大的影响力。
在文章“立即实现您的数字化——产品的数字化套件”中，西门子 数字工厂 业务部门认为 数字孪生 是产品或生产工厂的准确虚拟化模型，可显示产品和生产全生命周期演进，让用户能够预测行为、优化性能并从设计和生产经验中获得洞察。
△ 来源：西门子
Siemens 认为，通过使用 数字孪生 来启用“假设”场景，在预测未来性能方面具有巨大价值。 数字孪生的最终目标是实现由产品开发和生产计划组成的虚拟世界与由生产系统和产品性能组成的物理世界之间的闭环连接。通过这种联系，人们可以从物理世界中获得可行的见解，从而在产品和生产运营的整个生命周期中做出明智的决策。
西门子的数字孪生由三种形式组成：Product数字孪生、数字孪生和Product and 数字孪生。 Products数字孪生，提供虚实连接，让企业可以分析产品在各种条件下的表现西门子数字孪生软件technomic，并在虚拟世界中进行调整西门子数字孪生软件technomic，以确保未来现场使用的实体产品表现得一样好计划。生产数字孪生 可以帮助公司在实际生产开始之前验证制造过程的运行情况。通过使用 数字孪生 模拟生产过程并使用数字线程分析事情发生的原因，公司可以创建在各种环境条件下仍然有效的生产协议。性能数字孪生捕获和分析来自运行中的产品和工厂的数据，以深入洞察做出明智的决策。
Siemens 相信它可以提供一体化解决方案，即端到端的数字孪生。见下图：
这个想法很完美！但必须明确，支撑上图的基础是西门子的CAD、CAE、仿真建模软件、PLM、MES、工业物联网平台等业内知名软件。在 数字孪生 的帮助下更加闪耀。就个人而言，如果去掉数字孪生，丝毫不会损害西门子的伟大。该图最大的价值在于，利用数字孪生的概念实现了数字化设计与设计交付物的概念紧耦合，并借助数字线程的概念，实现了概念整合与战略整合许多系列化的软件产品。完美的统一。
在我看来，西门子使用数字孪生作为工具来描述其软件运行机制，但并未将其作为技术对其数字化工厂业务所涉及的软件产品进行改造或重构。
那么，在数字孪生概念出现之前西门子数字孪生软件technomic，整体数字化工厂战略是如何表达的？相对而言，它体现了更具体的技术框架。见下图：
西门子认为，Digital Suite 是一个独特的集成软件和自动化工具箱，用于将传统企业转变为数字化企业。在完全虚拟的环境中进行模拟、测试和优化，从而缩短上市时间并提高灵活性、质量和效率。通过该平台获得的见解可以反馈到整个价值链，从而实现实际生产和持续的产品优化。
02
达索系统
与 数字孪生
达索系统（Dassault Systemes）是另一家可以与西门子竞争的工业软件巨头。通过自主开发和并购，产品线涵盖设计、仿真、PLM、ERP、MES、VR/AR等众多制造业务。
也许是因为它从3D开始，深深植根于VR/AR的精妙之处，达索系统为其产品线打上了3D体验概念的独特标签。自然，在达索系统，数字孪生被称为立体体验双胞胎——Twin，除了比数字孪生更具想象力之外，确实更具感染力，表现出需要比数字孪生更高的姿态它的竞争对手。
与其他厂商不同的是，达索以Twin作为其平台的核心内容，使用3D体验。有了它，可以创建产品或物理对象的虚拟副本或模型。值得强调的是，这些复制品或模型既可以使用平台自身提供的工具创建，也可以使用平台自身的集成功能，从达索自有产品或基于该理念开发的第三方应用程序中集成。在此基础上，利用平台工具进行3D体验式应用展示。
达索系统认为，3D体验平台基于单一的数据源和模型，可以利用全数据打通产品生命周期的所有环节，打破文件孤岛和部门墙，粉碎文件黑匣子，实现产品全生命周期的数字化连续性。基于模型创建单一数字孪生体，支持产品生命周期中的各项业务，实现多学科知识的数字化表达。
上图看起来很复杂，体现了平台是达索系统3D体验战略的核心，也是系统集成的关键，而Twin是平台的核心。达索的应用软件种类繁多，这么多的应用能通过Twin集成吗？我认为这是非常具有挑战性的。
03
PTC的数字孪生
PTC 非常个人化，将 Digital Twin 翻译为数字地图。
在白皮书 Digital Twin：A Primer 中，PTC 将数字地图视为其物理对应物的数字模型的虚拟表示。物理产品、操作流程或人的虚拟化表示用于理解或预测物理对应物，并通过融合，将定义自身的业务系统数据映射到传感器感知的物理世界。
PTC 将数字地图视为各种新兴技术整合的自然结果，而这种整合指的是与数字地图共存的另一个理念——数字线程。
数字总线用于同步相关的上下游信息连接。数字线程建立了对定义企业范围内的产品、流程和人员的通用数据集的持续可访问性。
PTC 认为，数字化主线是可以将数字化转型中经常遇到的困境（成本和复杂性不断攀升）转变为更快实现价值、更灵活的变更管理和做出更多数据驱动决策的机会的基础。
数字映射是一种用于情境化、分析和实现数字线程价值的模型。这种方法可以在多个解决方案和前端应用程序中使用、压缩数字地图。也就是说，数字线程的价值体现在数字地图支持的具体应用的串联上。
在大卫·伊默曼 (David Immerman) 撰写的博文 - The Evolution of Digital Twin – and How Emerging Tech Is 中，给出了数字地图和数字线程的演变，如下所示：
PTC 将数字映射分为以下类型：基本、完整、增强和下一代。该划分基于集成了多少新技术。
PTC 对数字地图的理解和应用具有鲜明的特点。它不强调数字地图的概念来重构现有的基础数字应用系统，而是在现有系统之上，通过整合现有系统数据，建立新的更高层次的应用系统作为其战略，推动中国的数字化转型。企业。
这体现了 PTC 的实用主义哲学。多年来积累的各种产品和系统，如果按照数字地图的概念进行改造和改造，成本难以估算。
04
Ansys数字孪生
作为工程仿真领域的全球领导者，Ansys 在许多产品创新中发挥着关键作用。在其白皮书《基于数字孪生和物联网如何改进产品和流程》中，Ansys 认为物联网可以通过以近实时、即时或回放操作将仿真与产品或流程相连接，从而帮助产品或流程，并且维护。基于仿真的数字孪生概念融合了物理产品或流程、仿真模型和连接，以促进它们之间的交互。
数字孪生可以由一个模拟模型组成，该模型再现产品或过程的当前状况，例如磨损或退化的性能指标可以合并到模拟模型中。来自连接到产品或过程的传感器的数据可用于为 数字孪生 提供实时边界条件。 数字孪生 呈现的仿真结果可以根据实际产品或流程的运行情况进行校准，从而使 数字孪生 具有远远超出产品设计期间获得的预测能力。 数字孪生 的预测可用于确定性能问题的根本原因、评估当前控制策略的有效性、确定优化的维护计划等。 数字孪生还可以提供传感器无法测量的产品或过程信息，例如通过内部通道的流速。因此，数字孪生 可用于不断提高产品或流程的性能和可靠性，同时降低其运营成本。
Ansys给出数字孪生的系统如下：
Ansys 以仿真着称西门子数字孪生软件technomic，但没有给出 数字孪生 的明确定义。除了指出数据孪生的好处外，还强调了数字孪生引入IOT后对仿真技术本身的改进。
在我看来，即使没有数字孪生的概念，使用IOT改进仿真模型也是仿真厂商必须体验的唯一途径，并且可能正在体验。
Ansys 发布了 Twin Builder，这是一个用于 数字孪生 的产品包，可帮助工程师快速构建、验证和部署物理产品的数字表示。这种开放式解决方案可以与任何 IIoT 平台集成，从而能够持续监控运行期间使用的每项资产。由 Twin Builder 提供支持，工业资产的连接功能与整体系统仿真完全集成，以帮助客户诊断和排除故障，确定理想的维护程序，优化每个资产设备的性能，并获得深刻的结果。数据来改进下一代产品。
05
GE 数字和 数字孪生
GE Digital在其官网（）上的定义如下：数字孪生是资产和流程的软件表示（softwARe），用于理解、预测和优化其性能，以及然后实现业务改进结果目标。 数字孪生提高可靠性和可用性、降低风险、降低维护成本、提高产量并更快地获得价值。 数字孪生 由三个部分组成：数学模型、一组分析方法或算法以及知识。
数字孪生使用历史环境数据和运营结果数据了解过去发生的事情，使用直接和间接数据查看当前状态，并应用机器学习和知识预测未来。
GE Digital 总体上定义了 数字孪生 的层次结构：组件、资产、系统和流程。通过了解资产的数字孪生当前状况并预测其未来状态，可以有效地监控、模拟和控制资产或流程，并优化其整个生命周期，无论是在线还是离线。
那么，GE如何看待其predix平台与数字孪生的关系呢？在文章 The Digital Twin - time-to-value for digital Companies 中，给出了以下 Predix 架构图：
Predix平台以资产（即高端设备）为核心，数字孪生成为资产描述的工具。 数字孪生资产过去、现在和未来预测信息的标准化表示。应用程序可以利用这些规范表达式来提供操作和设备健康、预防性维护和操作优化。
GE对数字孪生概念的应用取得了实实在在的成果，但似乎数字孪生还没有深入GE Digital的精髓，其数字化工厂相关的软件产品也没有被承载基于“数字孪生@>”重构。
06
工业４.0和数字孪生
工业4.0平台直接将其资产管理外壳定义为数字孪生，并强调未来数字孪生是工业4.的数字孪生 0时代。
.0 平台认为，数字孪生 包含有关资产整个生命周期的有用信息，从设计、物流、运营、维护到再利用和销毁。未来的 数字孪生 可以包含 3D 仿真模型、数百个属性、历史数据、手册、安装指南、专有功能、联锁、状态模型、警报和事件定义等。 数字孪生存储在未来工业4.0 基础设施中，关联并连接到真实的对应物。 数字孪生 不会隐藏在专用的模拟工具中，数字孪生 也可以独立于其真实对应物而存在。整体结构如下：
未来数字孪生/资产管理外壳：在物理资产之上包含数据和接口的软件层
数字孪生 将是一个包含接口的强大电子数据对象。未来 数字孪生 包含数据和接口，类似于软件驱动程序。
需要考虑的是，将资产管理外壳等同于数字孪生，能给工业4.0平台带来什么好处？
07
IIC 和 数字孪生
2020 年 2 月，IIC（工业互联网联盟）发布了数字孪生白皮书。其定义如下：数字孪生 是资产、流程或系统的形式化数字表示，包括这些实体用于通信、存储、解释或处理等的属性和行为。
数字孪生包括但不限于以下类别的组合：基于物理的模型和数据、分析模型和数据、时间序列数据和历史数据、交易数据、主数据、虚拟模型和计算。
白皮书中给出了一个系统中数字孪生之间的关系，见下图：
单个或原子数字孪生可以组成一个复合数字孪生，一个复合数字孪生可以组成一个系统。在复合数字孪生中，原子数字孪生可以形成层次复合数字孪生、缔合复合数字孪生、点对点复合数字孪生。见下图：
在实体对象的生命周期中，下图显示了信息流数字孪生跨越制造商和客户边界：
下图显示数据孪生由数据、计算模型和服务接口支持，就像在面向对象的编程语言中，一个对象由成员数据、方法和接口组成。
而下图是数据孪生的中间件属性，解释了上图所示数据孪生的中间件属性。
下图显示了数字孪生中涉及的各种技术。
下图告诉我们，数字孪生 可以根据需要部署在从边缘到云端的任何地方。
在我看来，IIC除了总结了数字孪生之间的各种关系之外，还彻底改造了自己的IIoT概念，将数字孪生的概念和面向对象的思想重新封装了一遍，但是并没有解决新的问题数据孪生的想法存在问题。
08
无处不在数字孪生
本次评测仅将视野限制在工业或制造业，但数字孪生鲜花不仅在制造业开放，在智慧城市、智慧交通等领域也同样开放。 数字孪生概念无处不在，无处不在。
我们需要思考的是，这些数字孪生花的根在哪里？是全年开放吗？还是昙花一现？
下一篇文章将重温数字孪生“数字世界”的基本工作原理。