數(shù)字孿生、賽博物理系統(tǒng)逐步顯現、智能制造銘記囑托、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這四個(gè)術(shù)語是新工業(yè)革命實(shí)踐活動(dòng)中頻繁使用的重要概念。盡管這四個(gè)術(shù)語在各種場(chǎng)合被經(jīng)常分別提及自動化裝置，但是鮮見同時(shí)討論四個(gè)術(shù)語的分析文章示範。本文分析了四個(gè)術(shù)語的來源、組成有很大提升空間、內(nèi)涵提供了有力支撐、運(yùn)行邏輯和相互關(guān)系。它們?cè)诎l(fā)展上一脈相承前景，在內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)上有不少共同點(diǎn)進一步意見，但是也有明顯區(qū)別。 清楚辨析異同共享應用，抓住內(nèi)涵實(shí)質(zhì)生產能力，有助于引導(dǎo)企業(yè)做好智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的頂層設(shè)計(jì)和實(shí)踐落地示範推廣。 一.前言 數(shù)字孿生堅持好、賽博物理系統(tǒng)、智能制造大幅增加、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這四大術(shù)語特性，是近幾年業(yè)界當(dāng)紅熱詞。在國(guó)內(nèi)業(yè)界交流研討，賽博物理系統(tǒng)興于2021年更加完善，智能制造熱于2020年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)火于2021年建設應用，數(shù)字孿生則紅于2021年支撐作用。 四大術(shù)語是各自獨(dú)立，還是彼此相關(guān)動力？可能絕大多數(shù)人認(rèn)為彼此相關(guān)同時，但是四個(gè)術(shù)語之間的異同是什么？相關(guān)內(nèi)涵有多少效高性？運(yùn)行邏輯之間到底是什么關(guān)系模式？可能確實(shí)不太好說清楚。筆者根據(jù)長(zhǎng)期的業(yè)務(wù)實(shí)踐和理論研究結(jié)果提升，結(jié)合《三體智能革命》中的“20字箴言”——“狀態(tài)感知高品質、實(shí)時(shí)分析不折不扣、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行資源優勢、學(xué)習(xí)提升”[1]高效利用，嘗試分析、比較一下四個(gè)術(shù)語的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)估算。 在研究方法上講理論，筆者采用了抽象的圖示方式：用一條水平線將畫面分為上下兩個(gè)空間，上半部分是賽博空間（包含數(shù)字邏輯基礎上、電磁頻譜和網(wǎng)絡(luò)）各領域，下半部分是物理空間（包含機(jī)器/設(shè)備/業(yè)務(wù)活動(dòng)/流程等物理系統(tǒng)）。用四個(gè)大圓圈來分別描述每個(gè)術(shù)語的基本內(nèi)涵保持競爭優勢、組成要素和運(yùn)行邏輯進行培訓。 二.數(shù)字孿生的基本內(nèi)涵 數(shù)字孿生是在軟件定義作用下，長(zhǎng)期的要素?cái)?shù)字化所形成的結(jié)果不容忽視。此處要素泛指物理世界的各種人組織了、機(jī)服務體系、物說服力、數(shù)據(jù)、圖文分析、語言表示、物理信息等各種實(shí)體要素。因此數(shù)字孿生是一種經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展形成的數(shù)字化通用技術(shù)非常激烈。 筆者認(rèn)為數(shù)字孿生有兩層意思競爭力所在，一是指物理實(shí)體與其數(shù)字虛體之間的正確映射的孿生關(guān)系；二是將具有孿生關(guān)系的物理實(shí)體領域、數(shù)字虛體分別稱作物理孿生體溝通機製、數(shù)字孿生體。默認(rèn)情況下註入新的動力，數(shù)字孿生亦指數(shù)字孿生體領先水平。 數(shù)字孿生一詞據(jù)稱是由邁克爾·格里夫（Michael Grieves）教授于2003年在密歇根大學(xué)執(zhí)教時(shí)提出[2]。目前尚無業(yè)界公認(rèn)的數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)定義雙重提升，概念在不斷發(fā)展與演變中戰略布局。 數(shù)字孿生概念被提出后，很快被美國(guó)國(guó)防部應(yīng)用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障表現明顯更佳。德國(guó)西門子狀態、法國(guó)達(dá)索、美國(guó)通用電氣指導、美國(guó)參數(shù)技術(shù)等公司也積極跟進(jìn)廣泛認同，尤其是近些年國際要求，隨著智能制造等概念的推進(jìn)，數(shù)字孿生已成為智能制造的通用技術(shù)鍛造，在軍工制造行業內卷、高端裝備等很多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 國(guó)內(nèi)一些學(xué)者對(duì)數(shù)字孿生也進(jìn)行了深入研究新的動力。北京航空航天大學(xué)陶飛教授團(tuán)隊(duì)較早開展了數(shù)字孿生研究的過程中，在國(guó)際上首次提出了“數(shù)字孿生車間”概念，并在《Nature》雜志在線發(fā)表了題為《Make More Digital Twins》的評(píng)述文章廣泛關註。筆者在《三體智能革命》促進進步、《機(jī)·智：從數(shù)字化車間走向智能制造》等著作中及多篇文章中對(duì)數(shù)字孿生進(jìn)行了研究與解讀。西門子公司出版了《數(shù)字孿生實(shí)戰(zhàn)：基于模型的數(shù)字化企業(yè)》有關(guān)數(shù)字孿生的專著優勢領先，Gartner迎來新的篇章、德勤等咨詢公司也對(duì)數(shù)字孿生做了深入研究與技術(shù)發(fā)展評(píng)估⊥苿觼K實現！兜虑?020技術(shù)趨勢(shì)》將數(shù)字孿生作為今后的五大趨勢(shì)之一薄弱點。這些研究成果對(duì)數(shù)字孿生的理論研究與工程實(shí)踐起到了很大的推動(dòng)作用。 筆者認(rèn)為：數(shù)字孿生是在“數(shù)字化一切可以數(shù)字化的事物”大背景下優化程度，通過軟件定義積極性，在數(shù)字虛體空間中所創(chuàng)建的虛擬事物，與物理實(shí)體空間中的現(xiàn)實(shí)事物形成了在形不斷豐富、態(tài)實施體系、質(zhì)地、行為和發(fā)展規(guī)律上都極為相似的虛實(shí)正確映射各有優勢，讓物理孿生體與數(shù)字孿生體具有了多元化映射關(guān)系效果較好，具備了不同的保真度（逼真、抽象等）持續。數(shù)字孿生不但持續(xù)發(fā)生在物理孿生體全生命周期中等多個領域，而且數(shù)字孿生體會(huì)超越物理孿生體生命周期，在賽博空間持久存續(xù)產品和服務。充分利用數(shù)字孿生可在智能制造中孕育出大量新技術(shù)和新模式應用擴展，推動(dòng)智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展。數(shù)字孿生基本內(nèi)涵和組成要素如圖1所示前景。 圖1 數(shù)字孿生的基本要素和作用機(jī)制 圖1大圓圈中表達(dá)的內(nèi)容有三種：第一是數(shù)字孿生基本要素進一步意見，第二是物理實(shí)體和數(shù)字虛體之間的映射關(guān)系，第三是數(shù)字孿生作用機(jī)制和運(yùn)行邏輯共享應用。 筆者用“△○□”這三個(gè)彼此相鄰的實(shí)線幾何圖形表示不同類型的物理實(shí)體要素生產能力，用其虛線幾何圖形表示這些物理實(shí)體要素在賽博空間的數(shù)字映射（數(shù)字虛體或數(shù)字孿生體）關(guān)系，用“數(shù)據(jù)”表示從物理實(shí)體感知/采集到的物理信息轉(zhuǎn)化為比特?cái)?shù)據(jù)示範推廣，單向上行進(jìn)入到數(shù)字虛體堅持好，虛線箭頭表示虛實(shí)之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)方向重要作用，四個(gè)順時(shí)針轉(zhuǎn)的大箭頭，既表示了“物理信息-比特?cái)?shù)據(jù)-數(shù)字信息-數(shù)字知識(shí)-數(shù)字決策”的轉(zhuǎn)換過程習慣，也表示了“狀態(tài)感知充足、數(shù)字體驗(yàn)、輔助決策的積極性、一次做優(yōu)”的數(shù)字孿生作用機(jī)制綠色化發展。 模型和數(shù)據(jù)是評(píng)價(jià)數(shù)字孿生保真度的要害。 模型是構(gòu)建數(shù)字孿生的基礎(chǔ)不久前，在機(jī)理模型上用上了，可以由數(shù)/理/化模型、因果模型能力建設、功能模型關註、系統(tǒng)模型、具體設(shè)計(jì)模型無障礙、仿真分析模型等組合構(gòu)成連日來，在數(shù)據(jù)分析模型上，也可以由機(jī)器學(xué)習(xí)模型認為、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y、降階模型、故障模型等構(gòu)成文化價值。機(jī)理模型與數(shù)據(jù)分析模型的綜合應(yīng)用形式，構(gòu)成了數(shù)字孿生的模型來源置之不顧。 數(shù)據(jù)是體驗(yàn)數(shù)字孿生的基礎(chǔ)不斷完善。數(shù)字虛體藉由傳感器等獲得的數(shù)據(jù)，能不能實(shí)時(shí)方便、正確地反映物理實(shí)體設(shè)備的工作狀態(tài)基礎上，假如網(wǎng)絡(luò)有一定的時(shí)延，時(shí)延到底是多少應用領域？假如現(xiàn)場(chǎng)有一定的干擾保持競爭優勢，干擾數(shù)據(jù)能不能排除？等等發展機遇，都是數(shù)字孿生技術(shù)需要研究和解決的問題長效機製。假如這些問題不能解決，體驗(yàn)就變成了表演全技術方案，仿真也就成了“仿假”分享，數(shù)字孿生體也就變成可以人為設(shè)置的數(shù)字動(dòng)畫。 僅有模型和數(shù)據(jù)這兩個(gè)要害要素優勢與挑戰，仍然不足以完整描述數(shù)字孿生經驗分享。數(shù)字孿生所要達(dá)到的數(shù)字體驗(yàn)解決方案，必須要讓人用五官感受到，其中很主要的感受是讓人看到——即模型有力扭轉、數(shù)據(jù)的可視化上高質量，這個(gè)任務(wù)必須由而且只能由軟件來實(shí)現(xiàn)。無疑廣度和深度，軟件是數(shù)字孿生要素的載體深入交流。因此，在筆者參與賽迪研究院研究的數(shù)字孿生模型中加強宣傳，表達(dá)了如下觀點(diǎn)：數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)雙向互動，模型是核心，軟件是載體[10]設計能力。