在各種展覽會(huì)上，許多科研院所和企業(yè)都在展示自己的“數(shù)字孿生”技術(shù)。常見的展示方法是：一臺(tái)物理設(shè)備在運(yùn)行。旁邊的計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫展示著一模一樣的動(dòng)作。在筆者看來，把數(shù)字孿生做成動(dòng)畫，實(shí)在太膚淺了。這種沒有靈魂的數(shù)字孿生無異于行尸走肉。

為了避免膚淺，我們可以看數(shù)字孿生的定義。工信部標(biāo)準(zhǔn)化院發(fā)布的2020版《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》中的定義是：數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、以及算法模型等，模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)、控制物理實(shí)體全生命周期過程的技術(shù)手段。

這樣的定義全面、準(zhǔn)確，但讀者容易“見樹木不見森林”：概念定義中的每一句話都容易理解，加在一起就糊涂了，也不容易抓住概念的靈魂。筆者認(rèn)為：要抓住概念的靈魂，要從數(shù)字孿生本質(zhì)的用途入手。理解用途之后，就能把技術(shù)要點(diǎn)串起來、把價(jià)值串起來、把場(chǎng)景找出來。筆者認(rèn)為：

數(shù)字孿生的用途是應(yīng)對(duì)人們預(yù)料之外、想不清楚的突發(fā)事件。

這個(gè)要點(diǎn)理解以后，就可以看數(shù)字孿生的主要應(yīng)用場(chǎng)景：安裝、調(diào)試、維護(hù)、優(yōu)化、運(yùn)行期間的異常處置等。換句話說，這些場(chǎng)景都可能遇到意外的事件。這時(shí)，人們想不清楚這些事件為什么發(fā)生，或者想不清楚如何處理。

發(fā)生這種事件的時(shí)候，首先需要捕捉到這些事件。所以，數(shù)字孿生必須有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)問題。但捕捉到意外的問題以后，人們并不清楚發(fā)生問題的原因。所以，需要全生命周期的數(shù)據(jù)、幫助我們追溯問題發(fā)生的原因。所以，需要有歷史數(shù)據(jù)。找到原因之后，還需要找到目前解決問題的辦法。這時(shí)，可以用模型和仿真的手段去評(píng)估各種可能的做法，去模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)。也可能會(huì)從歷史數(shù)據(jù)中找到答案。選出合適的方案后會(huì)加以實(shí)施，所以需要有控制功能。

于是，數(shù)字孿生的各個(gè)技術(shù)要點(diǎn)就串起來了。

數(shù)字孿生不同于傳統(tǒng)的模型：模型是為特定目的而建立的、或者說為了解決特定問題而建立的。原則上講，模型不需要多余的數(shù)據(jù)，只要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，越簡(jiǎn)單越好。而數(shù)字孿生要解決的問題，往往在人的預(yù)料之外，需要解決的問題是未知的、需要的數(shù)據(jù)也是未知的。所以，數(shù)字孿生要盡量收集數(shù)據(jù)，且便于收集數(shù)據(jù)。

數(shù)字孿生不同于傳統(tǒng)的仿真。傳統(tǒng)的仿真主要是用于研發(fā)、設(shè)計(jì)階段，往往是離線做的仿真。那時(shí)，物理對(duì)象還沒有建立起來，對(duì)象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自然也沒有。

數(shù)字孿生不同與CPS。CPS的概念其實(shí)來自于控制論、最早用于嵌入式系統(tǒng)。在CPS中，發(fā)生了什么事如何處理，是固化在算法中的。如果遇到算法解決不了的問題，可以由人出面解決。所以，CPS一般不考慮“人想不明白”的事情。CPS需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但對(duì)歷史數(shù)據(jù)的要求不多。

數(shù)字孿生不同于PLM，因?yàn)镻LM主要關(guān)注正常的業(yè)務(wù)協(xié)同；重點(diǎn)是防止在協(xié)同中出錯(cuò)、延遲，而不是協(xié)同中出現(xiàn)問題后如何發(fā)現(xiàn)問題。

在筆者看來，數(shù)字孿生的主要價(jià)值在于支持全生命周期的持續(xù)優(yōu)化和異常處置。一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)出來，在安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)、優(yōu)化過程中，總會(huì)遇到各種各樣的意外問題。有時(shí)候，問題是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的，有時(shí)候是制造、安裝環(huán)節(jié)導(dǎo)致的；有時(shí)候是使用維護(hù)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的。如果全生命周期的數(shù)據(jù)集成在一起，就容易發(fā)現(xiàn)問題的原因、容易找到解決問題的方法并且容易把問題反饋到前面的環(huán)節(jié)，避免下次犯同樣的錯(cuò)誤。

其中，當(dāng)生命周期的數(shù)據(jù)集中在一起時(shí)，在調(diào)試、使用、維護(hù)等每個(gè)階段都容易通過仿真手段發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)試優(yōu)化方案、并將優(yōu)化方案轉(zhuǎn)化成軟件執(zhí)行的方式，而不僅僅是限于前期的設(shè)計(jì)研發(fā)階段。

再如，數(shù)字孿生還可以用于生產(chǎn)過程的優(yōu)化。這種優(yōu)化，往往跨越空間、跨越部門、跨越人機(jī)，常常屬于管控融合的范疇。管理問題和知識(shí)的特點(diǎn)之一往往是碎片化的，往往是在長(zhǎng)期的生產(chǎn)過程中才遇到的。人們要解決這些問題時(shí)，或者把相關(guān)知識(shí)數(shù)字化時(shí)，事先很難想清楚需要準(zhǔn)備什么樣的數(shù)據(jù)。而數(shù)字孿生則把能夠準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)都準(zhǔn)備好了，從而降低持續(xù)改進(jìn)的工作量、尤其是數(shù)據(jù)整理工作的工作量。所以，數(shù)字孿生的一個(gè)重要作用，仍然是支持持續(xù)優(yōu)化。日本的IVRA模型，高度強(qiáng)調(diào)PDCA持續(xù)改進(jìn)對(duì)智能化的作用。

數(shù)字化時(shí)代的一個(gè)重要作用，是提升企業(yè)的研發(fā)能力和持續(xù)改進(jìn)能力。我國(guó)企業(yè)的高端研發(fā)工作少、質(zhì)量意識(shí)薄弱，對(duì)持續(xù)改進(jìn)的意義就不理解。所以，很多人不理解數(shù)字孿生的作用和價(jià)值。

這就好比，在牛拉車的時(shí)代，很難想象交通燈的重要性。