前言

隨著經濟社會數字化轉型的持續推進，數字孿生逐漸成為產業各界關注的熱點技術。數字孿生起源航天軍工領域，近年來持續向智能制造、智慧城市等垂直行業拓展，實現機理描述、異常診斷、風險預測、決策輔助等應用價值，已成為助力企業數字化轉型、促進數字經濟發展的重要抓手。

本白皮書聚焦數字孿生關鍵技術和行業應用發展，梳理數字孿生整體發展情況，深入分析技術體系和典型垂直行業應用場景，旨在為產業界在規劃實施數字孿生相關應用時提供參考借鑒，助力數字孿生技術演進和產業發展。

1 數字孿生概述

1.1 數字孿生內涵與發展歷程

數字孿生是一種數字化理念和技術手段，它以數據與模型的集成融合為基礎與核心，通過在數字空間實時構建物理對象的精準數字化映射，基于數據整合與分析預測來模擬、驗證、預測、控制物理實體全生命周期過程，最終形成智能決策的優化閉環。其中，面向的物理對象包括實物、行為、過程，構建孿生體涉及到的數據包括實時傳感數據和運行歷史數據，集成的模型涵蓋物理模型、機理模型和流程模型等。

數字孿生的概念始于航天軍工領域，經歷了“技術探索、概念提出、應用萌芽、行業滲透”四個發展階段。數字孿生技術最早在 1969 年被 NASA 應用于阿波羅計劃中，用于構建航天飛行器的孿生體，反映航天器在軌工作狀態，輔助緊急事件的處置。2003 年，數字孿生概念正式被密歇根大學的 Grieves 教授提出，并強調全生命周期交互映射的特征。經歷了幾年的概念演進發展后，自 2010 年開始，數字孿生技術在各行業呈現應用價值，美國軍方基于數字孿生實現 F35 戰機的數字伴飛，降低戰機維護成本和使用風險；通用電器為客機航空發動機建立孿生模型，實現實時監控和預測性維護；歐洲工控巨頭西門子、達索、ABB 在工業裝備企業中推廣數字孿生技術，進一步促進了技術向工業領域的推廣。近年來，數字孿生技術在工業、城市管理領域持續滲透，并向交通、健康醫療等垂直行業拓展，實現機理描述、異常診斷、風險預測、決策輔助等應用價值，有望在未來成為經濟社會產業數字化轉型的通用技術。

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審核編輯 黃宇