Page 175 - 测绘科学技术理论及实践应用研究

第七章 水利工程中数字孪生技术的相关思考

第七章 水利工程中数字孪生技术的相关思考

第一节 水利工程数字孪生技术概述

一、数字孪生概述

（一）数字孪生的定义
数字孪生在业界关注和研究时间不长，其概念和内涵目前没有统一的定义。
标准化组织、学术界、企业等机构对数字孪生定义表述不完全一致，相信随着数

字孪生研究和实践不断深入，人们赋予数字孪生的定义将更加科学准确。更多研
究者趋向把数字孪生（DigitalTwin）定义为“充分利用物理模型、传感器更新、
运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟
空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程”。

（二）数字孪生的发展历程
有人认为数字孪生是美国密歇根大学教授 Micheal Grieves 博士最早提
出 的。Micheal Grieves 博士于 2014 年发表数字孪生白皮书《Digital Twin：
Manufacturing Excellence Through Virtual Factory Replication》，文章中追溯自己

曾经在 2002 年密歇根大学 PLM 中心一次演讲中提及类似数字孪生相关概念、在
2003 年一次高管培训会议上提出了“物理产品的数字等同体或数字孪生体概念”，
但这种说法缺少书面的文献或资料佐证。2010 年美国国家航空航天局（NASA）
在《Modeling，Simulation，Information Technology & Processing Roadmap》中详

细说明了对于航天器数字孪生的定义和功能，首次书面提出实现“数字孪生”
路线图的草案，但正式版直到 2012 年才发表。与此同时，美国空军研究实验室
（AFRL，Air Force Research Laboratory）其结构力学部门的 PamelaA.Kobn/n 和
EricJ.Tuegel 于 2011 年 3 月作的题目“Condition-based Maintenance Plus Structural

Integrity（CBM+SI） & The Airframe Digital Twin”（基于状态的维护 + 结构完
整性 & 战斗机机体数字孪生）的演讲，明确提到了数字孪生。AFRL 希望实现战
斗机维护的数字化，而数字孪生是他们想出来的创新方法。2012 年，NASA 的

167