數(shù)字孿生在業(yè)內(nèi)有著各種各樣的定義，今天小編先帶大家從工程角度來看看數(shù)字孿生的實現(xiàn)過程。

來看一個具體的例子。

下圖是物理發(fā)動機，如果我們要建立它的數(shù)字孿生體到底要怎么做呢？

首先，我們需要給針對發(fā)動機這類孿生對象建立出它的元模型，因為我們在實現(xiàn)數(shù)字孿生的過程中并不是僅針對某一個發(fā)動機，而是一批發(fā)動機。

因此需要通過元模型來定義發(fā)動機這一類數(shù)字孿生對象的模型標準，比如它的描述屬性字段、數(shù)據(jù)指標等內(nèi)容。

Tips

元模型是關(guān)于模型的模型。這是特定領(lǐng)域的模型，定義概念并提供用于創(chuàng)建該領(lǐng)域中的模型的構(gòu)建元素。

接下來，數(shù)字空間內(nèi)的每一個數(shù)字孿生對象需要能夠與它的物理對象一一映射。有了這些基礎(chǔ)，孿生對象才能通過各種數(shù)據(jù)（比如，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、耗電量等）來反映物理對象的狀態(tài)。

這些數(shù)據(jù)也并不僅僅是孿生對象自身的，有時候外部環(huán)境的數(shù)據(jù)也很重要。比如天氣的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生雷暴這種極端天氣時也會對發(fā)動機形成電磁干擾。

有了內(nèi)外部數(shù)據(jù)后，這個孿生體在數(shù)字空間里就基本成型了。但是我們不僅僅是在數(shù)字空間里建立出來，重要的是要給各類數(shù)字應(yīng)用來提供服務(wù)。所以，就需要有能夠供各類應(yīng)用程序使用的接口來供其消費。

而在應(yīng)用程序的使用過程中，不僅僅是單向地通過數(shù)據(jù)來感知到物理對象的狀態(tài)，也會涉及到對物理對象的控制。所以數(shù)字孿生對象也需要有反過來控制物理實體的能力。

能夠感知并控制物理體，同時還能給應(yīng)用程序進行消費調(diào)用，這就基本滿足了機器類的數(shù)字孿生應(yīng)用。

但數(shù)字孿生還有一個很大的作用是幫助人類去認知、決策、控制物理世界。所以，需要數(shù)字孿生對象提供一套可視化交互能力，確保人們能理解并管理物理對象。

既能實現(xiàn)讓機器消費，同時還能滿足人為管理，這樣數(shù)字孿生的能力就基本完整了。但是業(yè)內(nèi)也有學(xué)者認為每個孿生對象也需要具備基于自然規(guī)律的仿真和基于數(shù)據(jù)的各種分析能力，因此仿真和分析能力也必然是數(shù)字孿生的要素之一。

剛才的例子都是個體的孿生，那么對于復(fù)雜系統(tǒng)呢？比如說一架飛機，它首先會有自己的孿生體，但是它也是由不同的零件組成。所以，復(fù)雜孿生體在構(gòu)建過程中會通過服務(wù)即刻調(diào)用個體孿生體的數(shù)據(jù)，并通過接口來控制對應(yīng)的物理體。

通過分析數(shù)字孿生是如何實現(xiàn)的，我們總結(jié)出要實現(xiàn)數(shù)字孿生的8大要素：

①元模型，用來定義標準；

②唯一映射，明確孿生體和物理體對應(yīng)關(guān)系；

③數(shù)據(jù)，確保孿生體能夠反映物理體的狀態(tài)；

④接口，能夠讓應(yīng)用程序消費；

⑤反向控制能力，確保數(shù)字體能夠操控物理體；

⑥可視交互，讓人能夠通過孿生體認知和管理物理體；

⑦仿真，能夠通過自然規(guī)律來推演；

⑧分析能力，可以基于數(shù)據(jù)和算法模型進行診斷和預(yù)測。