Page 176 - 测绘科学技术理论及实践应用研究

Application and Theoretical Research of Engineering Machinery Technology
测绘科学技术理论及实践应用研究

Glaessgen 和 AFRL 的 Stargel 合作发表了一篇文章“TheDigitalTwinParadigmforfu
tureNASAandU.S.AirForceVehicles”，共同提出了未来飞行器的数字孪生体理想
模型，以应对面对未来飞行器高负载、轻质量以及极端环境下服役更长时间的需

求，文章对数字孪生第一次进行了学术定义。2011 年左右德国西门子也紧跟着
研究数字孪生，将其列入德国工业 4.0 战略。西门子工业软件在 2016 年开始尝
试利用数字孪生体来完善工业 4.0 应用，到 2017 年底，西门子工业软件正式发
布了完整的数字孪生体应用模型，成为第一个数字孪生实践者 2015 年左右国内

包括北京航空航天大学数字孪生研究组和工业 4.0 研究院在内多家国内研究机构
和企业纷纷启动了数字孪生相关的研究课题。2017 年北京航空航天大学数字孪
生研究组发表国内首篇数字孪生车间的文章，牵头和全国 10 多所高校共同发起

首场数字孪生会议，并于 2018 年提出了数字孪生五级模型。同年中国信息通信
研究院发布《数字孪生城市研究报告（2018 年）》。2019 年 10 月 16 日，工业 4.0
研究院发起设立数字孪生体联盟（Digital Twin Consortium，DTC）并启动了“数
字孪生体 2020+ 计划”（DigitalTwinNext10YearsInitiative）。2020 年 5 月 25 日
全国高校首家数字孪生技术应用联合实验室落户于常州大学。2020 年 11 月工信

部电子技术标准化研究院发布《数字孪生白皮书》提出数字孪生将广泛应用于工
业、城市管理、交通、健康医疗等垂直行业。数字孪生技术的实践远早于数字孪
生术语的定义，因为缺少可追溯性记录因此研究者关于发展历程特别是在交叉时

段上发生的事件存在着不完全一致的表述。
（三）数字孪生的要素、构架与特征
1. 数字孪生的要素
UINO 优锘科技总结指出数字孪生包括八大要素：第一，元模型：用来定义
标准。第二，唯一映射：确定孪生体与物理体对应关系。第三，数据：确保孪生

体能够反映物理体的状态。第四，接口：能够让应用程序消费。第五，反向控制
能力：确保数字体能够操控物理体。第六，可视 & 交互：人能够通过孪生体认
知和管理物理体。第七，仿真：能够通过自然规律来推演。第八，分析能力：可

以基于数据和算法模型进行诊断和预测。
2. 数字孪生的架构
在《数字孪生应用白皮书 2020》中指出数字孪生生态系统由基础支撑层、
数据互动层、模型构建与仿真分析层、共性应用层（行业应用层）组成。有的研

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