数字孪生是物理对象、流程和系统的动态虚拟复制品。它通过传感器实时映射物理对象状态，在虚拟空间构建可计算、可预测、可优化的 “数字分身”，其本质是物理实体、虚拟模型、数据交互和智能分析的结合。例如，一个工厂中的设备，通过数字孪生技术，可以在虚拟空间中创建一个与之完全对应的虚拟设备，这个虚拟设备会根据物理设备的实时运行数据进行更新，反映物理设备的状态、性能等信息。
数字孪生的概念z早可以追溯到 20 世纪六七十年代美国国家航空航天局（NASA）的阿波罗计划。当时 NASA 地面站拥有多个模拟器，用于训练宇航员和指挥控制人员，并在阿波罗 13 号的救援任务中发挥了重要作用。2002 年，美国密歇根大学迈克尔・格雷夫斯（Michael Grieves）教授提出 “与物理产品等价的虚拟数字化表达” 概念，这可以看作是产品数字孪生的一个启蒙。2011 年 3 月，美国空军研究实验室shou次明确提到了 “数字孪生” 这个词汇。 轨道交通数字孪生标准工作组成立，推动行业规范化发展。徐州数字孪生应用领域
展望未来，随着技术的持续进步和应用场景的日益丰富，数字孪生技术将在更多领域大展身手。以下是对数字孪生技术未来发展的几点展望：技术融合与创新：随着物联网、大数据、云计算以及人工智能等技术的不断发展和融合，数字孪生技术将实现更加高效的数据采集、处理和分析能力。这将推动数字孪生技术在更多领域的应用和创新发展。标准化与规范化：随着数字孪生技术的广泛应用和快速发展，相关标准和规范的制定将逐渐成为行业共识。这将有助于解决技术兼容性和数据共享等问题，促进数字孪生技术的广泛应用和快速发展。智能化与自主化：未来，数字孪生技术将更加注重智能化和自主化的发展。通过引入机器学习和深度学习等先进技术，数字孪生系统将能够实现更加智能化的决策和优化能力。这将推动数字孪生技术在智能制造、智慧城市等领域的应用和发展。徐州数字孪生应用领域全球数字孪生技术市场规模2023年已达122亿美元，年复合增长率33.7%。
2025年8月10日，第六届全球数字孪生技术应用博览会在上海国家会展中心拉开帷幕。作为亚洲规模很大的行业盛会，本届展会吸引了包括西门子、达索系统、华为云在内的87个国家与地区的1200余家参展商。开幕式上，中国工程院院士李培根通过数字孪生系统实时连线德国工业4.0研究院zhuan家，双方在虚拟会场共同演示了跨国工厂设备同步运维场景。展区中间的巨型LED屏持续播放着城市级数字孪生平台动态，实时渲染的交通流量与能源消耗数据模型引发众多参观者驻足。值得注意的是，组委会特别设置了"数字孪生伦理与安全"专题论坛，反映出行业对技术应用规范的持续关注。
预测性维护：数字孪生在预测性维护方面具有明显优势。通过建立设备的数字孪生模型，企业可以实时监测设备的运行状态，预测设备的剩余使用寿命和潜在故障，实现设备的主动维护和维修，减少设备停机时间，降低维护成本35。例如，某大型电力公司采用数字孪生技术对其电网系统进行管理，通过建立设备的数字孪生模型，提前预ce变压器、断路器等关键设备的潜在故障，合理安排设备检修计划，使设备故障率降低了 30%，检修成本降低了 20%25。数字线程技术：数字线程是数字孪生在智能制造中的延伸，它通过建立贯穿产品全生命周期的数字化连接，实现产品设计、制造、运维等环节的数据共享和协同，提高产品开发效率和质量36。例如，洛克希德・马丁公司借助数字主线与数字孪生技术实现对 F-35 生产全流程中的数据与模型的充分利用，明显提高了 F-35 的生产效率；美国诺格公司借助数字孪生支撑 F-35 生产质量管控，改进了工艺流程，缩短了决策时间36。教育培训领域借助数字孪生创建沉浸式实训环境，降低高危行业实操风险与培训成本。
大数据与 AI 是数字孪生的智能HX。大数据技术可以对从物联网等渠道采集到的海量数据进行存储、管理和分析，挖掘数据背后的规律。而人工智能算法则可以基于这些数据进行学习和预测，如利用机器学习算法实现设备的预测性维护，提前感测设备可能出现的故障，以便及时进行维修和保养，减少设备停机时间。3D 建模与仿真技术能够高精度还原物理世界。它可以通过各种建模软件和技术，如 CAD 建模、三维扫描等，创建物理实体的三维虚拟模型，并且通过仿真技术模拟物理实体的运行过程和性能表现。例如在建筑设计中，利用 3D 建模与仿真技术可以创建建筑的数字孪生模型，模拟建筑的采光、通风、能耗等情况，为建筑设计提供优化建议。航空航天领域依托数字孪生技术，可大幅缩短飞行器研发周期并降低物理测试成本。徐州文旅数字孪生可视化
某新能源汽车厂商通过数字孪生平台优化电池热管理设计周期缩短30%。徐州数字孪生应用领域
数智孪生系统通过多学科知识的有机融合，能够超越单一领域，在复杂系统管理中实现跨域协同： 在“智慧城市”领域，依托数智孪生模型对公共设施的实时监测与模拟管理，提供准确、高效的城市资源优化。此外，在面对突发灾害时，孪生系统还能辅助进行应急推演，优化资源分配和决策效率。 其演进能力亦不可忽视：随着数据的持续积累，数智孪生的模型可以不断优化，支持未知场景的推理和动态适应。例如环境模拟领域中，可以推演气候变迁对生态系统的潜在影响，为决策提供指导依据。徐州数字孪生应用领域
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