2021年我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)45.5萬億元， 占GDP的39.8%，其中產(chǎn)業(yè)數(shù)字化部分達(dá)到了37.18萬億元， 占GDP的32.5%，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場(chǎng)。依據(jù)《十四五信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》圍繞機(jī)械、汽車、航空、航天、船舶、兵器、電子、電力等重點(diǎn)裝備領(lǐng)域， 建設(shè)數(shù)字化車間和智能工廠，構(gòu)建面向裝備全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)。

系統(tǒng)背景

數(shù)字孿生的概念最早起源于2003年的邁克爾教授的生命周期管理課程，起初這個(gè)概念是由三個(gè)部分組成，即真實(shí)、虛擬空間以及兩者之間的數(shù)據(jù)連接，但當(dāng)時(shí)還沒有確定"數(shù)字孿生"的具體概念。2010年，邁克爾教授在自己的著作中正式為其命名。因?yàn)樵谥圃煜到y(tǒng)中物理對(duì)象的種類和展現(xiàn)形式較為豐富，所以對(duì)應(yīng)的定義較為多樣化。2018年，國際上又提出新的研究概念，數(shù)字孿生能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行全面數(shù)字化處理，它可以有效模擬系統(tǒng)在穩(wěn)定環(huán)境中的運(yùn)行狀況。

圖1.數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)

系統(tǒng)原理 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)。

數(shù)字孿生在整個(gè)價(jià)值鏈中革新了流程。作為產(chǎn)品，生產(chǎn)過程 或性能的虛擬表示，它使各個(gè)過程階段得以無縫鏈接。這可以持 續(xù)提高效率，最大程度地降低故障率，縮短開發(fā)周期，并開辟新 的商機(jī)：換句話說，它可以創(chuàng)造持久的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

圖2.數(shù)字孿生模型組件

訊維通過數(shù)據(jù)孿生的原理，以定制化的方式，將數(shù)據(jù)源實(shí)時(shí)接入、數(shù)字面板呈現(xiàn)、三維模型/地理信息孿生場(chǎng)景構(gòu)建等可視化應(yīng)用功能為目標(biāo)，打造全新訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)，以高效率的幫助客戶/伙伴滿足指揮中心、數(shù)字化展廳、智慧城市等各類數(shù)字化場(chǎng)景的應(yīng)用建設(shè)。具體應(yīng)用如下：

指揮中心：作用于業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè) 、運(yùn)營指揮 、運(yùn)維監(jiān)測(cè)等 時(shí)效性較高的場(chǎng)景，為企業(yè)決策提供數(shù)據(jù) 輔助 、指揮調(diào)度提供有力的保障。

數(shù)字展廳：用于工作匯報(bào)、參觀視察、發(fā)布演示，結(jié)合企業(yè)文化，整理策劃出獨(dú)特的故事線，有助于展示企業(yè)能力，提升對(duì)外形象。

智慧城市：通過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入、關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用，為企業(yè)分析人員、決策者提供數(shù)字化管理服務(wù)。

訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)展示平臺(tái)具有眾多優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)有：

數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)交互

訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)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，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)"。

表征實(shí)時(shí)映射

訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)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。

模型高度仿真

訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)通過精細(xì)化的數(shù)字模型構(gòu)建，確保數(shù)字虛體模型和物理實(shí)體的幾何結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)特點(diǎn)高度仿真。不僅保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，還在狀態(tài)、相態(tài)和時(shí)態(tài)上也高度仿真。

圖4.數(shù)字孿生定制化流程

系統(tǒng)統(tǒng)一管理 訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)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，進(jìn)行統(tǒng)一管理。

豐富模型組件

訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)具備豐富的模型組件，包括二維平面組件及3D模型組件，可根據(jù)用戶需求進(jìn)行定制。

應(yīng)用場(chǎng)景定制

訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)提供定制化的數(shù)字孿生可視化場(chǎng)景定制服務(wù)，為客戶打造獨(dú)一無二的數(shù)字可視化系統(tǒng)。

訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)在行業(yè)數(shù)字化升級(jí)、數(shù)字化管理中有著重要的意義，充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和信息技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)物理對(duì)象和虛擬模型的相互映射，提升物理實(shí)體虛擬化和信息化的發(fā)展程度，能夠大大提升系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。訊維數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)除了智能制造領(lǐng)域，還可在眾多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，包括醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)、指揮調(diào)度、數(shù)字展示、文旅教育、智慧城市、水利、通信、能源調(diào)度等領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇