数字孪生关键技术趋势及应用前景展望正式版.pdfVIP

数字孪生关键技术趋势及应用前景展望正式版--第1页

数字孪生关键技术趋势及应用前景展望正

式版

控制技术，通过传感器、控制器等设备实时采集物理世界

的数据，为数字孪生体提供实时的物理世界状态。二是数据集

成技术，将物理世界中的数据进行采集、处理、分析、存储，

为数字孪生体提供数据基础。三是模型构建技术，通过几何建

模、仿真模拟等手段，构建数字孪生体的虚拟实体。四是模型

互操作技术，实现数字孪生体与其他系统的无缝对接和信息交

换。五是业务集成技术，实现数字孪生体与业务系统的集成，

为企业提供全生命周期的数字化服务。六是人机交互技术，为

用户提供友好的界面和操作方式，实现数字孪生体与人的交互。

二）数字孪生技术发展趋势

未来数字孪生技术将呈现以下趋势：一是数字孪生技术将

向更广泛的领域渗透，包括智能制造、智慧城市、智能交通等。

二是数字孪生技术将向更高层次发展，从单个设备到整个生产

线、整个工厂、整个产业链、整个价值链的数字孪生化。三是

数字孪生技术将向更深度智能化发展，通过人工智能、机器学

习等技术实现数字孪生体的自主决策和优化。四是数字孪生技

数字孪生关键技术趋势及应用前景展望正式版--第1页

数字孪生关键技术趋势及应用前景展望正式版--第2页

术将向更全面的闭环优化发展，实现全要素、全产业链、全价

值链的数字孪生闭环优化。

三、数字孪生应用前景展望

数字孪生技术已经在智能制造、智慧城市、智能交通等领

域得到广泛应用。未来数字孪生技术将在以下方面得到更广泛

的应用：一是数字孪生技术将在制造业得到更广泛的应用，实

现智能化、数字化的生产制造。二是数字孪生技术将在城市管

理领域得到应用，实现城市数字孪生，提高城市管理水平。三

是数字孪生技术将在交通运输领域得到应用，实现智能交通管

理，提高交通运输效率。总之，数字孪生技术将为实体经济的

数字化转型提供强有力的支撑，推动实体经济高质量发展。

控制技术在连接物理世界和反馈物理世界方面具有重要作

用，主要包括数据采集和反馈控制两大功能。此外，数据集成、

模型构建、模型互操作、业务集成和人机交互也是数字孪生技

术的重要组成部分。

在模型构建技术方面，几何、仿真和数据三类模型构建技

术不断发展，提高了建模效率和精度。衍生设计和三维扫描建

模技术推动了几何建模效率的提升；深度学习和知识图谱提高

数字孪生关键技术趋势及应用前景展望正式版--第2页

数字孪生关键技术趋势及应用前景展望正式版--第3页

了模型描述的性能和范围；无网格仿真技术有望突破传统仿真

局限，提升仿真模拟效率。

模型互操作技术可以加快统一模型间的语义和语法，主要

包括机理和数据模型、机理模型间、数据模型间互操作三大类。

多学科联合仿真技术和联邦机器学习是实现模型互操作的主流

选择。

总的来说，数字孪生技术在不断发展和完善，将为各行各

业带来更多的机遇和挑战。

数字孪生应用的发展可以被分为四个阶段，即虚拟验证、

单向连接、智能决策和虚实交互。在虚拟验证阶段，产品、产

线和物流等可以在虚拟空间中进行仿真模拟，以提高真实场景

的运行效率。例如，XXX的PickMaster®Twin可以让客户在

虚拟产线上测试机器人配置，从而在虚拟空间中优化拾取操作。

在单向连接阶段，基于真实数据驱动的实时仿真模拟叠加了物

联网技术，大大提高了仿真精度。例如，PTC和ANSYS合作

构建了泵的仿真模型，并将其与真实的泵连接起来，基于实时