?數(shù)字孿生，5G推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的助燃劑，5G時(shí)代不可或缺。

數(shù)字孿生即數(shù)字形式的雙胞胎?！皵?shù)字孿生體中一個(gè)是存在于現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體，小到零件，大到建筑，簡(jiǎn)單如螺絲，復(fù)雜如人體組織結(jié)構(gòu)；而另一個(gè)則只存在虛擬和數(shù)字世界中，是利用數(shù)字技術(shù)鏡像而成的與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)稱的孿生體。

當(dāng)然，數(shù)字孿生，不單單只是復(fù)制，所謂數(shù)字孿生體不僅是對(duì)現(xiàn)實(shí)實(shí)體的虛擬再現(xiàn)，還是對(duì)模擬對(duì)象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為的再現(xiàn)。所以可以說(shuō)，數(shù)字孿生是將物理對(duì)象以數(shù)字化方式在虛擬空間呈現(xiàn)，模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為特征。

2.數(shù)字孿生有何好處？

那么既然說(shuō)到數(shù)字孿生不僅僅是復(fù)制，那么數(shù)字孿生概念，究竟有什么好處？

數(shù)字孿生在設(shè)計(jì)、制造中的用處

數(shù)字孿生技術(shù)可以通過(guò)設(shè)計(jì)、IoT、虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化手段，把物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中，從而形成可拆解、可刪除、可復(fù)制、可修改、還可重復(fù)操作的數(shù)字化鏡像。這樣做能很大程度上加速操作人員對(duì)物理實(shí)體的了解，激發(fā)模擬仿真、批量復(fù)制、虛擬裝配等設(shè)計(jì)活動(dòng)。

但在過(guò)去，沒(méi)有數(shù)字化模型幫助，制造一件產(chǎn)品需經(jīng)歷很多次修改設(shè)計(jì)。

自從有了孿生數(shù)字技術(shù)，采用了數(shù)字化模型的設(shè)計(jì)技術(shù)以后，就能夠在虛擬的三維數(shù)字空間輕松地修改產(chǎn)品的每一處尺寸和裝配關(guān)系，這使得幾何結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證和裝配可行性的驗(yàn)證工作變得簡(jiǎn)單易操作，這種技術(shù)大幅度減少了更新?lián)Q代過(guò)程中物理樣機(jī)的制造次數(shù)、時(shí)間，同時(shí)降低了成本；

除此之外，這項(xiàng)技術(shù)還能通過(guò)采集有限的物理傳感器指標(biāo)直接數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)信息庫(kù)，通過(guò)機(jī)器的學(xué)習(xí)推測(cè)出部分原本無(wú)法直接測(cè)量的指標(biāo)。從而得到實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前狀態(tài)的評(píng)估和對(duì)過(guò)去發(fā)生問(wèn)題的診斷分析，還能對(duì)未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)分析，并給予分析的結(jié)果，模擬各種的可能性，為用戶提供更全面的決策支持。

1. 數(shù)字孿生，5G應(yīng)用落地強(qiáng)風(fēng)口

數(shù)字孿生是5G物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的一個(gè)重要場(chǎng)景應(yīng)用。

• eMBB（高帶寬），能全面提升網(wǎng)絡(luò)速度，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)；

• mMTC（大聯(lián)接）鏈接更多的智能終端，從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)；

• URLLC高可靠&低延遲）則因它的高可靠性和低延時(shí)性，應(yīng)用在精度要求高的行業(yè)，如自動(dòng)駕駛、移動(dòng)醫(yī)療等。

海量應(yīng)用場(chǎng)景和模式都是在這三者的基礎(chǔ)上衍生得到的。數(shù)字孿生技術(shù)就是在上述應(yīng)用場(chǎng)景之下衍生出來(lái)的。

數(shù)字孿生技術(shù)多用于工業(yè)制造，汽車、電子制造領(lǐng)域尤其應(yīng)用的多。盡管催動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)走向完善的關(guān)鍵技術(shù)不止一個(gè)，但最能體現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“助燃劑”5G拉動(dòng)作用的就是數(shù)字孿生的技術(shù)。?

數(shù)字孿生將不可或缺。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)最核心的應(yīng)用基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，不管是在生產(chǎn)線上的工業(yè)設(shè)備，或是是城市里的垃圾箱、電燈桿，都要采集出來(lái)并映射到數(shù)字世界。

2. 數(shù)字孿生大幅提升制造業(yè)效能

主要有以下兩種：

1.推進(jìn)設(shè)計(jì)與制造高效協(xié)同。在數(shù)字孿生體中，將所需要制造的產(chǎn)品、方式、資源以及地點(diǎn)等各個(gè)方面可以進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃，相互關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員和制造人員的配合。一旦在設(shè)計(jì)或制造上有變動(dòng)，就只需要在數(shù)字孿生體中輕松的地更新制造過(guò)程，將各項(xiàng)任務(wù)完成的時(shí)間、工序整合起來(lái)分析和規(guī)劃，直到總結(jié)出滿意制造過(guò)程方案。

2.確保準(zhǔn)確執(zhí)行設(shè)計(jì)和制造。在數(shù)字孿生體中對(duì)不同的生產(chǎn)策略進(jìn)行模擬仿真和評(píng)估，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)，快速找出有空檔時(shí)間的工序。調(diào)整策略后再模擬仿造整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的績(jī)效，從而優(yōu)化實(shí)現(xiàn)所有資源利用率的最大化，確保所有工序上的所有人都盡其所能，實(shí)現(xiàn)盈利能力的最大化。

比如，數(shù)字孿生技術(shù)在制造業(yè)的典型應(yīng)用——數(shù)字孿生車間，它是突破制造的物理世界和信息世界之間的交互與共融瓶頸的典型實(shí)例。數(shù)字孿生車間主要組成部分是物理車間、虛擬車間、車間服務(wù)系統(tǒng)、車間孿生數(shù)據(jù)四部分。其中：

物理車間是客觀存在的實(shí)體的集合，接收WSS下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)隨后嚴(yán)格按照虛擬車間仿真優(yōu)化后的預(yù)定義的生產(chǎn)指令，執(zhí)行生產(chǎn)活動(dòng)并完成生產(chǎn)任務(wù)；

虛擬車間是，主要負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃／活動(dòng)進(jìn)行仿真、評(píng)估及優(yōu)化，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)與調(diào)控等，是物理車間的忠實(shí)的、完全數(shù)字化鏡像；

WSS即數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的各類服務(wù)系統(tǒng)功能的集合/總稱，它主要負(fù)責(zé)在車間孿生數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下對(duì)車間智能化管控提供系統(tǒng)支持和服務(wù)，比如對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃/活動(dòng)、生產(chǎn)要素、生產(chǎn)過(guò)程等的管控與優(yōu)化服務(wù)等；

物理車間、虛擬車間和WSS相關(guān)的數(shù)據(jù)以及三者數(shù)據(jù)融合后產(chǎn)生的衍生數(shù)據(jù)的集合，是物理車間、虛擬車間和WSS運(yùn)行及交互的驅(qū)動(dòng)。

3. 數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景暢想

數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景十分龐大，未來(lái)它也將會(huì)在多個(gè)方面改變我們的工作和生活。

應(yīng)用場(chǎng)景涉及各個(gè)方面：

• 智慧城市管理

數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用到智慧城市管理，讓城市更安全。

街道、社區(qū)、娛樂(lè)、商業(yè)，甚至是電力線、變電站、污水系統(tǒng)、供水排水系統(tǒng)等，都可以有數(shù)字孿生體，從而我們可以更輕松便捷地監(jiān)控管理城市的每個(gè)地方。

• 工業(yè)設(shè)備監(jiān)控

用孿生數(shù)字技術(shù)復(fù)制工廠中的各個(gè)設(shè)備信息、狀態(tài)等。

我們可以利用數(shù)字孿生設(shè)備了解設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制。當(dāng)數(shù)字模型和實(shí)體設(shè)備一起使用，從而得到設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，提高故障預(yù)判和維修效率。

• 健康管理

通過(guò)醫(yī)療檢測(cè)、掃描儀器、可穿戴設(shè)備來(lái)復(fù)制個(gè)人的數(shù)字孿生體。我們可以得到個(gè)人的數(shù)字孿生體每一部位的運(yùn)動(dòng)變化數(shù)據(jù)，從而更加有效地管理個(gè)人健康，這比智能手環(huán)更智能。

• 大腦活動(dòng)的監(jiān)控與管理

由于人的大腦非常復(fù)雜，其的活動(dòng)更不容易追蹤研究。大腦的思考方式、運(yùn)動(dòng)感知功能都是科研人員研究的重難點(diǎn)。若將數(shù)字孿生技術(shù)用在大腦的研究上，將來(lái)可以幫助治療腦部疾病患者。

總體來(lái)看，數(shù)字孿生技術(shù)雖然還處在早期階段，但可以肯定的是，未來(lái)的數(shù)字時(shí)代，數(shù)字孿生將完全改變我們發(fā)現(xiàn)、認(rèn)知和改造世界的方式，可見(jiàn)未來(lái)世界大有可為。

同時(shí)，數(shù)字孿生是5G賦能產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)。數(shù)字孿生作為5G衍生應(yīng)用，加速了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)的成型，這與5G三大場(chǎng)景之一的萬(wàn)物互聯(lián)需求強(qiáng)耦合。

數(shù)字孿生，5G推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的助燃劑，5G時(shí)代數(shù)字孿生不可或缺。

文章內(nèi)容來(lái)源于泰君安證券研究

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