数字孪生体白皮书

内容索引：

一、数字李生体发展综述1
二、数字李生体的定义6
三、数字李生体的模型…10
(一)数字孪生体的概念模型10
(二)数字李生系统参考架构.11
(三)数字李生体的应用框架12
(四)数字孪生体成熟度模型13
四、数字孪生体的关键技术16
(一)建模.16
(二)仿真…..19
(三)VR、AR及MR.21
(四)数字线程.…22
(五)系统工程与MBSE 24
(六)物联网25
(七)云、雾与边缘计算26
(八)大数据与机器学习..28
(九)区块链..28
五、数字李生制造。31
(一)现状31
(二)综述31
(三)数字孪生制造参考架构32
(四)数字李生制造的关键技术35
(五)数字孪生制造的典型应用场景.41
(六)数字孪生制造的典型应用案例43
六、数字李生产业49
(二)综述55

(三)数字李生产业参考架构57
(四)数字孪生产业的关键技术.61
(五)数字李生产业的典型应用场景65
(六)数字李生产业的典型应用案例….75
七、数字李生城巾79
(一)现状…79
(二)综述80
(三)数字李生城巾参考架构81
(四)数字李生城巾的关键技术84
(五)数字李生城巾的典型应用场景.92
(六)数字孪生城市的典型应用案例...100
八、数字孪生战场.105
(一)现状……105
(二)综述106
(三)数字李生战场参考架构…108
(四)数字孪生战场的关键技术..112
(五)数字孪生战场的典型应用场景…….118
(六)数字孪生战场的典型应用案例…12巧
九、数字孪生体标准化进展..132
(一)标准化相关活动….132
(二)相关标准研发进展.133
十、结论134
参考文状……135

内容摘要：

一、数字李生体发展综述
当前，以物联网、大数据、人工智能等新技术为代表的数字浪潮席卷全球，物理世界和与之对应的数字世界正形成两大体系平行发展、相互作用。数字世界为了服务物理世界而存在，物理世界因为数字世界变得高效有序。在这种背景下，数字李生体技术应运而生。
数字孪生体最早的概念模型（图1）由当时的PLM咨询顷间Michael Grieves博士（现任佛罗里达理工学院先进制造首席料学家）于2002年10月在美国制造工程协会管理论坛上提出。数字李生体(Digital Twin)这一名称最早出现在美国空军实验室2009年提出的“机身数字孪生体(Airframe Digital Twin)”概念中.2010年，NASA在《建模、仿真、信息技术和处理？和《材料、结构、机械系统和制造两份技术路线图中直接使用了“数字李生体(Digital Twir)”这一名称。
2o11年Michael Grieves博士在其新书《虚拟完美(Virtually Perfect::DrivingInnovative and Lean Products through Product Lifecycle Management)g中引用了NASA先进材料和制造领域首席技术专家John Vickers(现任马做尔中心材料与工艺实验室副主任和NASA国家先进制造中心主任)所建议的“数字孪生体(DigitalTwi)”这一名称，作为其信息镜像模型（图1）的别名。2013年，美国空军将数字李生体和数字线程作为游戏规则改变者列入其全球科技愿景》。

回顾数字李生体的发展历程（图2），可以看到航天发射任务和航空武器装备研制的需求拉动作用，也可以看到建模、仿真、系统工程等的技术推动作用。总结数字李生体的发展历程，可以分为四个阶段：
(1)1960-世纪之交，是数字孪生体的技术准备期，主要是指CAD/CAE建模仿真、传统系统工程等顶先技术的准备。
(2)2002-2010,是数字李生体的概念产生期，指数字李生体模型的出现和英文术语名称的确定。这段时间，预先技术继续成熟，出现了仿真驱动的设计、基于模型的系统工程(MBSE)等先进设计范式，
(3)2010-2020,是数字李生体的领先应用期，主要指NASA、美军方和GE等航空航天、国防军工机构的领先应用。这段时间也是物联网、大数据、机器学习、区块链、云计算等外围使能技术的准备期。目前数字李生体的定义不下20个，大部分T厂商、工业巨头和咨询机构都有自己的定义或与自身业务相关的数字李生体解决方案。从2018年开始，SO、C、EEE三大标准化组织陆续开始着手数字李生体相关标准化工作，50第一个数字李生体国际标准将于明年发布。
(4)2020-2030,是数字李生体技术的深度开发和大规棋扩展应用期。从图2可以看出，P山M领域，或者说以航空航天为代表的离散制造业，是数字李生体概念和应用的发源地。目前，数字孪生体技术的开发正与上述外围使能技术深度融合，其应用领域也正从智能制造等工业化领域向智慧城市、数字政府等城市化、全球化领域拓展。

投稿会员：甲某

电力设计