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数字孪生与其他技术的区别

1. 数字孪生与仿真（Simulation）的区别

仿真技术是应用仿真硬件和仿真软件通过仿真实验， 借助某些数值 计算和问题求解， 反映系统行为或过程的模型技术， 是将包含了确定性 规律和完整机理的模型转化成软件的方式来模拟物理世界的方法， 目的 是依靠正确的模型和完整的信息、环境数据，反映物理世界的特性和参数。 仿真技术仅仅能以离线的方式模拟物理世界， 不具备分析优化功能， 因 此不具备数字孪生的实时性、闭环性等特征。

数字孪生需要依靠包括仿真、实测、数据分析在内的手段对物理实 体状态进行感知、诊断和预测， 进而优化物理实体， 同时进化自身的数 字模型。 仿真技术作为创建和运行数字孪生的核心技术， 是数字孪生实 现数据交互与融合的基础。 在此基础之上， 数字孪生必需依托并集成其他新技术，与传感器共同在线以保证其保真性、实时性与闭环性。

2. 数字孪生与信息物理系统（CPS）的区别

数字孪生与 CPS 都是利用数字化手段构建系统为现实服务。 其中， CPS 属于系统实现， 而数字孪生侧重于模型的构建等技术实现。CPS 是 通过集成先进的感知、计算、通信和控制等信息技术和自动控制技术，构 建了物理空间与虚拟空间中人、机、物、环境和信息等要素相互映射、适 时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源配置和运行的按需响应、 快速迭代和动态优化 a 。

相比于综合了计算、网络、物理环境的多维复杂系统 CPS， 数字孪 生的构建作为建设 CPS 系统的使能技术基础， 是 CPS 具体的物化体现。 数字孪生的应用既有产品、也有产线、工厂和车间，直接对应 CPS 所面 对的产品、装备和系统等对象。数字孪生在创立之初就明确了以数据、模 型为主要元素构建的基于模型的系统工程， 更适合采用人工智能或大数 据等新的计算能力进行数据处理任务。

3. 数字孪生与数字主线（Digital Thread）的区别

数字主线被认为是产品模型在各阶段演化利用的沟通渠道， 是依托 于产品全生命周期的业务系统，涵盖产品构思、设计、供应链、制造、售 后服务等各个环节。在整个产品的生命周期中，通过提供访问、整合以及 将不同 / 分散数据转换为可操作性信息的能力来通知决策制定者。数字主 线也是一个允许可连接数据流的通信框架， 并提供一个包含生命周期各 阶段功能的集成视图。 数字主线有能力为产品数字孪生提供访问、整合 和转换能力， 其目标是贯通产品生命周期和价值链， 实现全面追溯、信 息交互和价值链协同。由此可见，产品的数字孪生是对象、模型和数据，而数字主线是方法、通道、链接和接口。 简单地说， 在数字孪生的广义模型之中， 存在着彼此具有关联的小 模型。数字主线可以明确这些小模型之间的关联关系并提供支持。因此， 从全生命周期这个广义的角度来说， 数字主线是属于面向全生命周期的 数字孪生的。

4. 数字孪生和资产管理壳（Asset administration Shell）的区别

出自工业 4.0 的资产管理壳，是德国自工业 4.0 组件开始，发展起来 的一套描述语言和建模工具，从而使得设备、部件等企业的每一项资产之 间可以完成互联互通与互操作。借助其建模语言、工具和通讯协议，企业 在组成生产线的时候， 可具备通用的接口， 即实现“即插即用”性， 大 幅度降低工程组态的时间，更好地实现系统之间的互操作性。

自数字孪生和资产管理壳的问世以来， 更多的观点是视二者为美国 和德国的工业文化不同的体现。 实际上， 相较于资产管理壳这样一个起 到管控和支撑作用的“管家”，数字孪生如同一个“执行者”，从设计、 模型和数据入手，感知并优化物理实体，同时推动传感器、设计软件、物 联网、新技术的更新迭代。但是，基于这两者在技术实现层次上比较相近， 德国目前也正努力在把资产管理壳转变为支撑数字孪生的基础技术。

发布单位：中国电子技术标准化研究院、树根互联有限公司